KR102470738B1

KR102470738B1 - 홀로그래픽 디스플레이 디바이스

Info

Publication number: KR102470738B1
Application number: KR1020197008370A
Authority: KR
Inventors: 노르베르트 라이스터; 랄프 호이슬러
Original assignee: 시리얼 테크놀로지즈 에스.에이.
Priority date: 2016-08-24
Filing date: 2017-08-24
Publication date: 2022-11-24
Also published as: CN109643082A; KR20190040310A; WO2018037077A3; US20190196402A1; WO2018037077A2; US11397407B2; DE112017004213A5; JP2019528481A; JP7358235B2

Abstract

본 발명은 2차원 및/또는 3차원 장면을 표현하기 위한 홀로그래픽 디스플레이 디바이스에 관한 것이다. 홀로그래픽 디스플레이 디바이스는 적어도 하나의 공간 광 변조 장치 및 광학 컴포넌트를 포함한다. 적어도 하나의 공간 광 변조 장치는 장면을 재구성하고 관찰자 평면에 적어도 하나의 가상 가시 영역을 생성하도록 제공된다. 광학 컴포넌트는 상이한 투명도를 갖는 적어도 2개의 영역을 포함하며, 여기서 투명도의 값은 각각 0 내지 1이다. 또한, 광학 컴포넌트는 가상 가시 영역 내의 적어도 하나의 회절 차수에서 직접 성분 스폿에 대해 적어도 부분적으로 수행되는 필터링을 제공하도록 디스플레이 디바이스에 배치된다.

Description

홀로그래픽 디스플레이 디바이스

본 발명은 2차원 및/또는 3차원 장면을 표현하기 위한 홀로그래픽 디스플레이 디바이스에 관한 것이다. 이러한 홀로그래픽 디스플레이 디바이스는, 예를 들어, 다이렉트-뷰 디스플레이, 프로젝션 디스플레이, 헤드 마운트 디스플레이로서, 또한 헤드 업 디스플레이로서 설계될 수 있다. 본 발명의 디스플레이 디바이스는 헤드 마운트 디스플레이 및 헤드 업 디스플레이에 특히 적합하며, 여기서 물론 본 발명은 이러한 디스플레이 디바이스에 제한되어서는 안 된다.

본 발명의 홀로그래픽 디스플레이 디바이스는 2차원(2D) 및/또는 3차원(3D) 이미지를 디스플레이할 수 있도록 설계된다. 따라서, 2차원 이미지 또는 3차원 이미지는 또한 2차원 또는 3차원 콘텐츠, 또는 필름을 포함하는 것으로 이해된다.

2차원 및/또는 3차원 이미지, 또는 필름/비디오를 표현하기 위한 스크린에서는, 고해상도로 스크린의 전체 표면을 밝고 균일하게 조명하는 것을 구현할 필요가 있다. 표현될 이미지 정보 또는 장면 정보는 디스플레이 디바이스의 공간 광 변조 장치에 홀로그램으로 기록된다. 적어도 하나의 광원을 포함하는 조명 장치에 의해 방출된 광은 공간 광 변조 장치에 기록된 정보로 변조되고, 여기서 공간 광 변조 장치는 종종 동시에 스크린 또는 디스플레이 패널로서 작용한다. 따라서, 공간 광 변조 장치 상에 광 빔의 엄격한 평행 입사를 보장하고 공간 광 변조 장치의 높은 이미지 반복률을 달성하는 것이 필요하다. 공간 광 변조 장치에 기록된 정보의 3차원 표현의 고품질을 달성하기 위해, 공간 광 변조 장치의 전체 표면의 균일한 조명뿐만 아니라, 조명 장치 외부로부터 결합되는 파면의 정의된 시준이 요구된다. 이것은 생성될 재구성의 형태로 홀로그래픽 표현에 있어서 특히 중요하다. 예를 들어 3차원 장면의 오브젝트 포인트로 구성되는 오브젝트일 수 있는 홀로그램 정보는 진폭 및 위상 값의 형태로 공간 광 변조 장치의 픽셀로 인코딩된다. 인코딩된 오브젝트 포인트들은 공간 광 변조 장치에 의해 방출되는 파동장(wave field)에 의해 생성된다.

예를 들어 헤드 마운트 디스플레이(HMD)와 같이 예를 들어 관찰자의 눈에 가깝게 배치되거나 제공되는 디스플레이 디바이스는 또한 가볍고 컴팩트한 구조를 요구하지만, 이를 통해 디스플레이 디바이스에 제공되는 공간 광 변조 장치(SLM) 및 사용되는 이미징 광학 기기의 크기 및 픽셀 수가 제한될 수 있다.

일부 타입의 공간 광 변조 장치는 또한 유용하게 이용 가능한 픽셀 크기에도 제한이 있다. 예를 들어, 액정에 기반하는 공간 광 변조 장치는 픽셀 피치가 감소함에 따라 인접한 픽셀들 사이에 더 강한 크로스토크를 갖는다. 따라서, 픽셀은 임의로 소형화될 수 없다. 따라서, 컴팩트한 모바일 디스플레이 디바이스를 위한 공간 광 변조 장치의 합리적인 구조 크기에서 사용 가능한 픽셀 수가 제한된다. 그러나, 본 발명은 임의의 특정 타입의 공간 광 변조 장치로 제한되지 않아야 한다.

가상 가시 영역 또는 가상 관찰자 윈도우(뷰잉 윈도우)를 생성하는 홀로그래픽 디스플레이 디바이스 또는 디스플레이에 대해, 홀로그램 계산 시 3차원(3D) 장면의 해상도는 원칙적으로 자유롭게 선택 가능하다. 그러나, 다른 한편으로는 이러한 가상 가시 영역 또는 가상 관찰자 윈도우의 크기는 시야각 당 픽셀의 개수에 의존한다.

인간의 눈에 가능한 최대 해상도를 갖는 3차원 장면을 볼 수 있도록 하기 위해, 가상 가시 영역 또는 가상 관찰자 윈도우는 적어도 관찰자의 눈의 동공 크기를 가져야 한다. 관찰자의 눈의 동공보다 작은 크기를 갖는 가상 가시 영역 또는 관찰자 윈도우가 원칙적으로는 3차원 장면의 재구성을 위해 또한 사용될 수는 있지만, 공간 광 변조 장치로 인코딩될 홀로그램이 오브젝트 포인트의 높은 해상도로 계산되는 경우에도, 일반적으로 자연적인 보기에 비해 열화된 상태로 인지되는 3차원 장면의 해상도를 초래할 것이다.

바람직하게는, 가상 가시 영역 또는 관찰자 윈도우의 크기 또는 범위는 관찰자의 눈 위치의 검출 또는 인식 시의 허용 오차를 보상하기 위해, 관찰자의 눈의 동공 크기보다 크거나 약간 더 크도록 선택된다.

홀로그래피에 의한 3차원 장면의 생성을 위해, 일반적으로 복소 값 홀로그램을 공간 광 변조 장치에 기록하는 것이 요구된다. 이 경우에, 공간 광 변조 장치의 복수의 픽셀은 인코딩에 의해 매크로 픽셀을 형성하도록 결합되거나 빔 결합 유닛(beam combiner)에 의해 매크로 픽셀을 형성하도록 결합될 수 있다. 이 경우 홀로그램은 복수의 서브 홀로그램을 사용하여 구성된다. 장면의 개별 오브젝트 포인트의 인코딩을 위해, 공간 광 변조 장치 상의 정의된 영역으로 인코딩되는 복소 값 서브 홀로그램이 계산되는데, 즉 오브젝트 포인트에 관한 정보가 이 경우 공간 광 변조 장치 상의 이러한 서브 홀로그램에서 인코딩된다.

적어도 하나의 공간 광 변조 장치(SLM)를 갖는 홀로그래픽 디스플레이 디바이스 또는 디스플레이, 특히 다이렉트-뷰 디스플레이에서, 관찰자 평면에서 가상 관찰자 윈도우 또는 가상 가시 영역이 제공되고, 일반적으로 가시 영역의 크기는 2개의 회절 차수 사이의 거리보다 작거나 같도록 선택된다. 이러한 회절 차수의 거리는 방정식 D*λ/p로부터 얻어지며, 여기서 D는 가상 가시 영역과 디스플레이 디바이스 사이의 거리이고, λ는 광의 파장이며, p는 공간 광 변조 장치의 픽셀 피치이다. 상이한 파장, 예를 들어 적색, 녹색 및 청색 광에 대한 파장이 사용되는 컬러 디스플레이에서, 가시 영역의 크기는 일반적으로 가장 작은 파장, 일반적으로 청색 광의 파장에 대한 2개의 회절 차수 사이의 거리보다 작거나 같도록 선택된다.

공간 광 변조 장치의 실제 또는 가상 이미지가 생성되는 홀로그래픽 프로젝션 디스플레이 또는 홀로그래픽 헤드 마운트 디스플레이(HMD)에서, 공간 광 변조 장치로부터, 재구성된 장면의 관찰자가 존재하는, 관찰자 평면까지의 거리는, 관찰자 평면에 대한 공간 광 변조 장치의 이미지의 거리로 대체되고, 공간 광 변조 장치의 픽셀 피치는 공간 광 변조 장치의 이미지의 픽셀 피치로 대체된다. 가상 관찰자 윈도우라고도 할 수 있는 가상 가시 영역의 크기는 이러한 방식으로 상부로 제한된다. 홀로그램 또는 전체 홀로그램을 형성하도록 중첩되어 공간 광 변조 장치로 인코딩되는 개별 계산된 서브 홀로그램은 대칭 렌즈 함수로서 인코딩될 수 있다. 이러한 경우에, 관찰자 평면에서 가상 가시 영역은 디스플레이 디바이스에 제공된 필드 렌즈의 초점에 대해 거의 중앙에 놓인다.

도 1은 공간 광 변조 장치(SLM), 적어도 하나의 광원(3)을 포함하는 조명 장치(2), 및 필드 렌즈(1)를 포함하는 디스플레이 디바이스를 도시한다. 여기에는 공간 광 변조 장치 장치(SLM)의 픽셀 그리드로 인해 필드 렌즈(1)의 초점 평면에 생성되는 회절 이미지의 0차 회절 차수(0차 BO)와 1차 및 -1차 회절 차수(+1차 B0 및 -1차 B0)만이 도시되어 있다. 도 1의 이 도면에서, 공간 광 변조 장치(SLM)로 인코딩된 홀로그램 또는 서브 홀로그램은 도시되어 있지 않다.

회절 이미지의 개별 회절 차수의 강도는 여기서 공간 광 변조 장치(SLM)의 필 팩터(fill factor)와, 예를 들어 픽셀 애퍼처(aperture)의 형상, 예를 들어 직사각형 또는 둥근 형상과 같은 다른 팩터, 또는 또한 픽셀 투과의 프로파일, 예를 들어 갑작스럽게 0으로 감소하거나 연속적으로 픽셀의 에지 영역으로 더 어두워지는 것과 같은 것에 의존한다.

예를 들어, 도 2는 광의 일정한 위상, 이에 따라 모든 위상 변조 픽셀에 대해 동일한 위상 값을 사용하는 경우 공간 광 변조 장치의 픽셀의 치수에서 85%의 필 팩터로 한 차원(예를 들어, 수평)으로 개별 회절 차수의 진폭을 그래프로 도시한 도면을 도시하고 있다. 알 수 있는 바와 같이, 광의 강도는 0차 회절에서 가장 크다. 개별 회절 차수의 광 강도는 표현된 진폭의 제곱에 비례한다. 그러나 진폭은 더 높은 회절 차수에서 광 부분을 더 잘 시각화할 수 있도록 표현하기 위해 선택된다.

경험에 따르면, 관찰자가 재구성된 장면을 관찰할 수 있는 관찰자 평면에서, 0차 스폿(Zero-Order-Spot)으로도 종종 지칭되는 소위 직접 성분 스폿은 홀로그램이 공간 광 변조 장치에 인코딩되지 않은 경우, 필드 렌즈 또는 광학 시스템의 초점이 광원의 이미징을 통해 형성되는 동일한 위치에서 발생한다. 이러한 직접 성분 스폿은 예를 들어 공간 광 변조 장치의 변조에서의 에러에 의해 생성된다. 이 경우, 입사광의 일부는 불충분한 간섭성으로 인해 변조되지 않거나 공간 광 변조 장치는 원하는 변조와의 계통적인 편차, 예를 들어 위상만을 변조해야 하는 공간 광 변조 장치에서의 바람직하지 않은 진폭 변조, 또는 2ㅠ보다 작은 위상 변조의 영역 또는 계통적으로 너무 큰 또는 너무 작은 위상 값을 포함할 수 있다. 사용된 광학 시스템이 예를 들어 도 1에 도시된 필드 렌즈(1)와 같은 포커싱 광학 요소를 포함한다면, 관찰자 평면 내의 변조되지 않은 광 또는 계통적으로 잘못 변조된 광은 소위 직접 성분 스폿에 포커싱된다. 또한, 직접 성분 스폿의 각각의 더 높은 회절 차수가 발생하기도 한다. 가상 가시 영역이 공간 광 변조 장치에 대해 중앙에서 생성되거나 관찰자 평면에 배열되는 경우, 이러한 직접 성분 스폿은 이 경우 가상 가시 영역의 중앙에 위치한다.

도 3에서는 도 1에 따른 디스플레이 디바이스가, 관찰자 평면(6)에 직접 성분 스폿이 존재하지 않는 이상적인 경우로 도시되어 있다. 공간 광 변조 장치(SLM)에서 서브 홀로그램(4)이 인코딩되고, 이 서브 홀로그램에 의해 장면의 오브젝트 포인트가 재구성될 수 있다. 여기서 가상 가시 영역(5)은 0차 회절 차수에 제공된다.

도 4는 여기서 공간 광 변조 장치의 직사각형 픽셀 애퍼처에서 각각의 0차 회절 차수, +1차 회절 차수 및 -1차 회절 차수에서의 진폭을 그래프 표현으로 도시한다. 이러한 예에서, 공간 광 변조 장치에서 인코딩된 서브 홀로그램은 공간 광 변조 장치의 전방 250mm의 거리에 오브젝트 포인트를 생성하는 렌즈 함수를 가지며, 여기서 가상 가시 영역은 공간 광 변조 장치로부터 1m 떨어져서 위치된다. 그러나, 회절 차수에서의 진폭의 유사한 프로파일은 또한 공간 광 변조 장치로부터 다른 거리에 있는 3차원 장면의 오브젝트 포인트에 대해서도 또한 발생할 것이다. 이러한 경우의 0차 회절 차수는 약 15mm의 범위를 갖는다. 광의 강도는 가상 가시 영역이 제공되는 0차 회절 차수에서 가장 높고, 이는 표현된 진폭의 편향으로부터 알 수 있다. +1차 회절 차수 및 -1차 회절 차수에서는 강도가 감소되지만, 여전히 필요한 경우 이들 회절 차수를 적어도 부분적으로 또한 사용할 수 있을 정도로 충분히 높다.

도 5에는 도 3에 따른 디스플레이 디바이스가 도시되어 있고, 여기서 서브 홀로그램(4)은 공간 광 변조 장치(SLM)에서 인코딩된다. 명료성의 이유로 인해, 서브 홀로그램(4)만이 도시되어 있으며, 여기서 공간 광 변조 장치(SLM)에서, 3차원 장면이 재구성될 수 있게 하는 홀로그램을 함께 형성하는 복수의 서브 홀로그램이 인코딩될 수 있는 것으로 이해된다. 관찰자 평면(6)에서, 가상 가시 영역(5)은 예를 들어 0차 회절 차수에 제공된다. 그러나, 예를 들어 +1차 회절 차수 또는 -1차 회절 차수와 같은 다른 회절 차수가 또한 선택될 수도 있다. 이 경우 관찰자 평면(6), 특히 가상 가시 영역(5)에서, 재구성에 대해 또는 재구성된 장면에 대해 부정적인 영향을 미칠 수 있는 직접 성분 스폿 GAS(0차 GAS)가 생성된다. 직접 성분 스폿의 더 높은 회절 차수, 여기서 +1차 직접 성분 스폿(+1차 GAS) 및 -1차 직접 성분 스폿(-1차 GAS)이 마찬가지로 관찰자 평면(6)에서 발생하는데, 즉 더 높은 회절 차수, 여기서는 1차 회절 차수 및 -1차 회절 차수에서 발생한다.

그의 눈이 가상 가시 영역(5)의 중심에 위치되는 재구성된 장면의 관찰자에 대해, 이러한 직접 성분 스폿(0차 GAS)은 재구성된 3차원(3D) 장면이 지각 시에 교란 배경에 중첩되어, 이에 따라 장면의 콘트라스트의 감소가 존재하게 한다. 이러한 방식으로, 재구성된 장면의 품질이 감소되거나 불리한 영향을 받게 된다.

따라서, 본 발명의 목적은 재구성된 장면의 고품질을 달성할 수 있는 2차원 및/또는 3차원 장면을 표현하기 위한 디스플레이 디바이스를 제공하는 것이다. 특히, 관찰자 평면에서의 직접 성분 스폿이 재구성된 장면에 대해 부정적으로 영향을 미치는 것이 제거되거나 감소되어야 한다.

이러한 본 발명의 목적은 본원의 청구항 제1항의 특징에 따른 홀로그래픽 디스플레이 디바이스에 의해 달성된다.

본 발명에 따른 홀로그래픽 디스플레이 디바이스는 2차원 및/또는 3차원 장면을 표현하기 위해 제공된다. 홀로그래픽 디스플레이 디바이스는 적어도 하나의 공간 광 변조 장치 및 광학 컴포넌트를 포함한다. 적어도 하나의 공간 광 변조 장치는 장면을 재구성하고 관찰자 평면에서 적어도 하나의 가상 가시 영역을 생성하기 위해 제공된다. 광학 컴포넌트는 서로 다른 투명도를 갖는 적어도 2개의 영역으로 형성된다. 투명도의 값은 여기서 각각 0 내지 1이다. 광학 컴포넌트는 가상 가시 영역 내의 적어도 하나의 회절 차수에서 직접 성분 스폿에 대해 적어도 부분적으로 수행되는 필터링을 제공하도록 디스플레이 디바이스에 배치된다. 이러한 방식으로, 광의 변조에서의 에러를 통해 생성되는 직접 성분 스폿은 특히 적어도 하나의 가상 가시 영역의 영역에서 감소되거나 심지어 완전히 필터링될 수 있다. 가상 가시 영역에 사용되는 회절 차수에서의 직접 성분 스폿의 강도의 감소는 예를 들어 이 경우 광학 컴포넌트에 그레이 레벨 프로파일을 제공함으로써 달성될 수 있다. 사용된 회절 차수로부터의 직접 성분 스폿의 완전한 필터링은 유리하게는 광학 컴포넌트의 영역이 높은 투명도를 갖도록 수행될 수 있다. 예를 들어, 이러한 영역은 T ≥ 0.8의 투명도를 가질 수 있으며, 여기서 투명도 값 0(제로)은 광 비투과 또는 불투명을 의미하고, 투명도 값 1은 완전히 투명하거나 완전한 광 투과를 의미한다. 따라서 광학 컴포넌트의 영역의 투명도 값이 클수록, 이러한 영역은 더 광 투과성이다. 한편, 광학 컴포넌트의 다른 영역은 투명도 값이 0(제로)이므로, 따라서 광 비투과성으로 형성된다. 광학 컴포넌트의 이러한 광 비투과 영역은 이 경우 유리하게는 필터링된 직접 성분 스폿에 할당될 수 있으므로, 광 비투과 영역의 크기가 직접 성분 스폿을 완전히 커버하여 이에 따라 이를 관찰자 평면에서 생성된 회절 이미지로부터 완전히 필터링할 수 있다.

따라서 유리하게는, 광학 컴포넌트가, 투명 영역과, 적어도 하나의 광 비투과 영역, 또는 감소된 투과율을 갖는 적어도 하나의 영역을 포함하도록 마련될 수 있다. 광학 컴포넌트의, 투과율이 감소된 적어도 하나의 영역 또는 적어도 하나의 광 비투과 영역은, 유리하게는 광학 컴포넌트의 투명 영역보다 그 크기가 실질적으로 더 작도록 설계된다. 이 경우, 광학 컴포넌트의 적어도 하나의 광 비투과 영역은 가상 가시 영역 내의 적어도 하나의 회절 차수에서 직접 성분 스폿에 대해 적어도 부분적으로 수행되는 필터링을 제공한다.

사용된 회절 차수로부터 직접 성분 스폿을 부분적으로 필터링하는 것은 예를 들어 광학 컴포넌트 내의 적어도 하나의 광 비투과 영역에 의해 수행될 수 있고, 이 광 비투과 영역은, 직접 성분 스폿에 이러한 광 비투과 영역이 할당되지만 광 비투과 영역의 크기는 직접 성분 스폿의 일부만을 커버하도록, 광학 컴포넌트에 형성된다.

대안적으로, 사용된 회절 차수로부터의 직접 성분 스폿을 부분적으로 필터링하는 것은 예를 들어 또한 광학 컴포넌트에서 상당히 감소된 투명도를 갖는 적어도 하나의 영역에 의해 수행될 수도 있으며, 이 감소된 투명도를 갖는 적어도 하나의 영역은, 이러한 광 비투과 영역이 직접 성분 스폿에 할당되고 이러한 스폿의 영역의 적어도 일부를 커버하도록, 광학 컴포넌트에 형성된다.

이러한 투명 영역은 여기서 적어도 하나의 광 비투과 영역이 삽입되는 베이스 영역으로 이해되어야 한다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 광학 컴포넌트는 적어도 하나의 광 비투과 영역과 결합된 투명 영역에 대안적으로 또는 또한 투명도의 그래디언트, 즉 그레이 레벨 프로파일을 갖는 이들 영역에 대해 추가적으로 포함할 수 있다. 이러한 그레이 레벨 프로파일은 예를 들어 가상 가시 영역에서의 광 강도의 분포를 변화시키는 데에도 또한 사용될 수 있다. 예를 들어, 회절 차수에서의 광 강도의 분포에 의해, 그의 눈 동공이 가상 가시 영역의 에지 영역에 있는 관찰자는, 가상 가시 영역의 중앙 또는 반대의 에지 영역의 경우보다, 바람직하게는 3차원인 장면의 더 어두운 재구성을 인지할 수 있게 된다. 이러한 경우, 광학 컴포넌트의 투명도의 그레이 레벨 프로파일에 의해, 증가된 밝기를 갖는 가상 가시 영역의 영역들이 어둡게 됨으로써, 광 분포는 더 균일하게 생성될 수 있다.

특히, 프로젝션 디스플레이 디바이스 또는 헤드 마운트 디스플레이(HMD)로서 설계되고 2단 시스템을 포함하는 본 발명에 따른 홀로그래픽 디스플레이 디바이스에서, 가상 가시 영역의 실제 중간 이미지 및 가상 가시 영역의 실제 중간 이미지가 생성되도록 마련될 수 있다. 유리하게는, 광학 컴포넌트는 이 경우 적어도 하나의 가상 가시 영역의, 생성된 중간 이미지의 평면에 제공될 수 있다.

본 발명의 다른 유리한 실시예 및 개선예는 다른 종속항들로부터 명백해질 것이다.

유리하게는, 광학 컴포넌트의 광 비투과 영역, 또는 감소된 투과율을 갖는 적어도 하나의 영역은 인간 눈의 눈 동공보다 그 크기가 더 작게 형성되고, 바람직하게는 눈 동공의 크기의 단지 10% 내지 40%에 대응되도록 마련될 수 있다. 회절 이미지에서 생성되는 직접 성분 스폿은 일반적으로 일광 조건에서 재구성된, 바람직하게는 3차원인 장면의 관찰자의 눈 동공의 약 2mm 내지 약 5mm의 통상적인 크기보다 그 범위가 실질적으로 더 작게 형성되고 이러한 직접 성분 스폿은 광학 컴포넌트의 광 비투과 영역에 의해 또는 감소된 투명도를 갖는 적어도 하나의 영역에 의해 적어도 부분적으로 필터링되기 때문에, 직접 성분 스폿의 이러한 필터링은 관찰자에 의해 인지되는, 바람직하게는 3차원인 장면에 대해 교란적인 영향을 미치지 않는다. 따라서 충분한 광이 동공을 통해 관찰자의 눈으로 도달되므로, 관찰자는 고품질의 재구성된 장면을 관찰할 수 있다.

본 발명의 유리한 실시예에서, 광학 컴포넌트가, 이동 가능하게 제어 가능하도록 설계되게 마련될 수 있다.

일반적인 그리고 바람직한 경우에, 광학 컴포넌트는 적어도 하나의 직접 성분 스폿을 필터링하기 위해 이동 가능하도록 설계될 수 있다. 예를 들어 가상 가시 영역 내의 관찰자의 눈의 위치에 따라, 단지 하나의 회절 차수에서의 직접 성분 스폿이, 예를 들어 0차 회절 차수 또는 +1차 회절 차수 또는 -1차 회절 차수에서의 직접 성분 스폿만이 교란 또는 영향을 초래할 것이기 때문에, 이에 따라 광학 컴포넌트에 의해 회절 이미지의 모든 직접 성분 스폿이 적어도 부분적으로 필터링되어야 하는 것은 아니고, 각각의 경우에 재구성에 사용되는 회절 차수에서의 하나의 직접 성분 스폿만이 필터링되어야 한다.

따라서, 이러한 방식으로, 예를 들어 단지 하나의 광 비투과 또는 또한 검게 만들어진 영역, 또는 감소된 투과율을 갖는 영역만이 제공되도록 필터링을 위한 광학 요소를 형성하는 것이 가능하다. 이러한 단일의 광 비투과 또는 검게 만들어진 영역, 또는 감소된 투과율을 갖는 영역을 갖는 광학 컴포넌트는 이 경우 관찰자의 검출된 눈 위치에 따라 변위되거나 이동될 수 있으므로, 광 비투과 또는 검게 만들어진 영역, 또는 감소된 투과율을 갖는 영역은 회절 차수의 직접 성분 중 하나, 예를 들어 0차 직접 성분 스폿으로도 지칭되는 0차 회절 차수의 직접 성분 스폿 또는 더 높은 회절 차수의 다른 직접 성분 스폿을 필터링할 수 있다.

그러나 또한, 광학 컴포넌트는, 상이한 회절 차수들에서의 직접 성분 스폿들이 필터링되도록 제공되는 복수의 투명 영역과, 복수의 광 비투과 영역, 또는 감소된 투과율을 갖는 복수의 영역을 포함하도록 마련될 수도 있다.

그러나 이것은 광학 컴포넌트가 정적이고, 따라서 움직일 수 없게 형성될 수 있다는 것을 의미한다. 이를 위해, 0차 회절 차수 및 ±1차 회절 차수에서 직접 성분 스폿을 필터링하기 위하여 그리고 ±2차 회절 차수 이상의 모든 더 높은 회절 차수를 필터링하기 위하여, 광학 컴포넌트는, 본 발명의 대안적인 유리한 실시예에서, 복수의 광 비투과 또는 검게 만들어진 영역, 이에 따라 차광 영역, 또는 감소된 투과율을 갖는 복수의 영역 및 투명 영역, 이에 따라 광 투과 영역을 포함할 수 있으며, 이 경우 투명 영역은 베이스 영역으로 사용된다. 이러한 투명 영역은 복수의 광 비투과 영역, 또는 감소된 투과율을 갖는 복수의 영역을 제공함으로써 복수의 투명 영역으로 분할된다.

바람직하게는, 본 발명에 따르면, 미리 정의된 또는 고정된 더 높은 회절 차수가 완전히 필터링되게 광학 컴포넌트가 설계되도록 마련될 수 있다.

본 발명의 추가의 유리한 실시예에서, 광학 컴포넌트는, 필름 또는 능동적으로 스위칭 가능한 컴포넌트로서, 바람직하게는 액정 층을 포함하는 컴포넌트로서 형성되도록 마련될 수 있다. 액정 층은 이 경우 적어도 하나의 편광 요소와 조합될 수 있다. 또한, 액정 층은, 액정 층을 구동하고 이에 따라 액정을 배향시키기 위해, 전압이 인가될 수 있는 전극 조립체를 구비할 수 있다. 전극 조립체에 의한 액정 층의 스위칭 상태에 따라, 편광 요소는 입사광을 투과하거나 차단한다.

대안적으로, 유리하게는, 단순한 차광, 또는 광 비투과 영역, 또는 감소된 투과율을 갖는 영역, 및 완전히 투명한 영역 대신에, 적어도 하나의 직접 성분 스폿을 필터링하기 위한 광학 컴포넌트는 또한, 정의된 또는 사전 설정된 그레이 레벨 프로파일을 포함하도록 마련될 수 있다. 또한, 그레이 레벨 프로파일 대신에 또는 이에 추가적으로, 필터링을 위한 광학 컴포넌트는 또한 정의된 또는 사전 설정된 위상 프로파일을 포함할 수 있다. 즉, 광학 컴포넌트는 정의된 그레이 레벨 프로파일 및/또는 정의된 위상 프로파일을 포함하도록 형성될 수 있다.

이 경우, 그레이 레벨 프로파일은 사전 정의된 광 강도가 각각 회절 차수의 더 밝은 영역으로부터 부분적으로 필터링되도록 광학 컴포넌트에서 사전 설정될 수 있다. 그레이 레벨 프로파일에 의해 회절 차수로부터 필터링되거나 필터링되어야 하는 광의 양은 예를 들어 이전의 시뮬레이션에 의해 결정될 수 있으므로, 광학 요소의 그레이 레벨 프로파일은 그에 대응되게 정의될 수 있고 광학 컴포넌트는 그에 대응되게 설계될 수 있다.

바람직하게는 3차원적으로 장면을 재구성하기 위해, 적어도 하나의 서브 홀로그램으로 구성되는 홀로그램이 적어도 하나의 공간 광 변조 장치로 인코딩될 수 있다. 각각의 서브 홀로그램에서 장면의 재구성될 오브젝트 포인트가 인코딩되어, 복수의 서브 홀로그램이 전체 장면을 재구성하는 홀로그램을 형성한다.

특정 경우에, 홀로그래픽 디스플레이 디바이스는 또한 온 상태이지만 장면 또는 오브젝트 포인트들을 표현하지 않도록 이루어질 수도 있다. 이것은 공간 광 변조 장치에서 서브 홀로그램 또는 홀로그램이 인코딩되지 않으며 이들을 완전히 어둡게 또는 검게 조명한다는 것을 의미한다. 이러한 경우에도, 관찰자 평면에서 적어도 하나의 직접 성분 스폿이 완전한 블랙을 표현하도록 필터링되는 것이 유리할 것이다. 이러한 경우도 마찬가지로 본 발명에 포함되어야 한다.

또한, 본 발명의 특히 바람직한 실시예에서, 홀로그램 또는 각각의 서브 홀로그램이, 관찰자 평면에서 적어도 하나의 가상 가시 영역을 오프셋하기 위해, 프리즘 함수를 포함하도록 마련될 수 있다.

예를 들어, 공간 광 변조 장치 장치의 인접한 픽셀 사이에서 ㅠ(파이)의 위상차를 갖는 프리즘 함수가 사용되면, 관찰자 평면의 가상 가시 영역을 회절 차수 절반만큼 오프셋시키는 것이 달성된다. 실수 값 팩터(a)를 갖는 인접하는 픽셀들 사이의 a*ㅠ의 위상차는 그에 상응하게 회절 차수의 1/2 배만큼 가상 가시 영역을 오프셋시킨다. 회절 차수의 크기는 여기서 D*λ/p에 대응하고, 여기서 D는 공간 광 변조 장치 또는, 공간 광 변조 장치의 이미징이 존재하는 경우, 공간 광 변조 장치의 이미지에 대한 가상 가시 영역의 거리이고, λ는 광의 파장이며, p는 공간 광 변조 장치 또는 공간 광 변조 장치의 이미지의 픽셀 피치이다. 다른 말로 하면, 프리즘 함수에 의해, 가상 가시 영역이 a*1/2 회절 차수만큼 오프셋될 수 있게 하는, 공간 광 변조 장치의 인접한 픽셀 사이의 a*ㅠ의 위상차가 제공되고, 여기서 a는 실수 값 팩터이다.

모든 서브 홀로그램을 추가한 후에 선택적으로 개별 서브 홀로그램 또는 바람직하게는 전체 홀로그램 또는 홀로그램에, 선형 위상 함수라고도 언급될 수 있는 프리즘 함수를 추가함으로써, 관찰자 평면에서 적어도 하나의 가상 가시 영역의 위치는 오프셋되거나 변위될 수 있다. 그러나 가상 가시 영역의 이러한 변위는 정의된 작은 영역에서만 발생한다. 유리하게는, 이 경우 가상 가시 영역은 2개의 회절 차수의 2개의 직접 성분 스폿들 사이에서 프리즘 함수에 의해 변위되고 배열될 수 있다. 이를 통해, 직접 성분 스폿은 가상 가시 영역의 에지 영역으로 각각 시프트되거나 오프셋되고, 이를 통해 가상 가시 영역에서의 관찰자의 눈 동공에 대해 또는 관찰자 자신에 대해, 보다 적은 직접 성분 스폿으로 인한 교란이 존재하게 된다.

유리하게는, 본 발명의 또 다른 실시예에서, 착색된 재구성될 장면을 제공할 때, 각각의 사용된 파장 또는 컬러에 대해, 정의된 프리즘 함수가 제공되고, 여기서 상이한 파장 또는 컬러의 프리즘 함수는 상이하도록 마련될 수 있다.

상이한 파장 또는 컬러에 대해, 회절 차수 또한 서로 다른 거리를 갖는다는 점에 유의해야 한다. 서브 홀로그램 또는 홀로그램에 동일한 프리즘 함수를 추가하거나 부가하는 것 또한, 상이한 파장 또는 컬러에 대해 가상 가시 영역의 상이한 변위를 발생시킨다. 따라서, 본 발명에 따르면, 홀로그래픽 디스플레이 디바이스에서, 이에 따라 각각의 컬러 또는 파장에 대해 상이한 프리즘 함수가 서브 홀로그램 또는 (전체) 홀로그램에 추가되거나 부가되고, 따라서 3개의 기본 컬러, 적색, 녹색 및 청색(RGB) 모두에 대한 가상 가시 영역이 관찰자 평면에서 동일한 위치로 시프트되고 이에 따라 정확하게 중첩된다.

예를 들어, 파장 λ = 450nm의 청색 광에 대해, 0ㅠ의 프리즘 함수, 즉 공간 광 변조 장치의 인접한 픽셀들 사이의 ㅠ의 위상차는 가상 가시 영역을 절반(½) 회절 차수만큼 변위시킬 것이다. 이 경우 직접 성분 스폿은 가상 가시 영역의 에지 영역에 있게 된다. 그러나, 파장 λ = 532nm의 녹색 광에 대해서는, 공간 광 변조 장치의 일 픽셀로부터 다음 픽셀로의 위상 스텝이 450/532ㅠ이고, 따라서 녹색 광에 대한 가상 가시 영역은 동일한 위치로 시프트되고 청색 광에 대한 가상 가시 영역에 의해 커버되거나 중첩되게 된다. 파장 λ = 635nm의 적색 광의 경우에는 450/635ㅠ의 위상 스텝이 사용되어야 하고, 따라서 적색 광에 대한 가상 가시 영역은 관찰자 평면 내에서 동일한 위치로 시프트되어 청색 광 및 녹색 광에 대한 가상 가시 영역과 중첩되게 된다. 그렇지 않은 경우, 관찰자는, 재구성된, 바람직하게는 3차원인 장면 내의 백색 포인트를, 서로에 대해 약간 측 방향으로 오프셋된 적색, 녹색 및 청색 포인트로서 인식할 것이다.

프리즘 함수는 이 경우 한 파장 또는 컬러의 모든 서브 홀로그램 또는 홀로그램에 대해 동일하다.

그러나, 가상 가시 영역의 변위는 일반적으로 인식된, 바람직하게는 3차원인 장면의 밝기를 변화시킨다. 공간 광 변조 장치 내의 각각의 개별 픽셀의 필 팩터 및 진폭 투과로 인해, 원거리에서, 0차 회절 차수부터 시작하여 더 높은 회절 차수로 감소하는 광의 강도 분포가 생성된다. 일반적으로, 공간 광 변조 장치에 대해 중심에 배치되는 가상 가시 영역에 대해, 장면의 재구성은 가장 밝을 것인데, 즉 광의 강도는 이러한 중앙 영역에서 가장 높다. 프리즘 함수를 서브 홀로그램 또는 홀로그램에 추가하거나 부가함으로써 가상 가시 영역이 변위되면, 장면의 재구성은 경우에 따라 더 어두워진다. 따라서, 예를 들어 2개 내지 3개의 회절 차수와 같은 단지 몇 회절 차수가 유리하게 이용될 수 있다. 따라서 가상 가시 영역은 작은 경로 길이 또는 거리에 걸쳐서만 측 방향으로 변위될 수 있다. 그러나, 본 발명은 가상 가시 영역이 변위될 수 있는 특정 개수의 회절 차수로 제한되어서는 안 된다.

이러한 방식으로, 유리하게는 공간 광 변조 장치의 홀로그램 또는 적어도 하나의 서브 홀로그램에 기록된, 정의된 프리즘 함수에 의해, 장면의 관찰자의 눈의 새로운 위치에 대응하여 관찰자 평면 내의 적어도 하나의 가상 가시 영역의 추적을 제공할 수 있다. 본 발명에 따르면, 이 경우 관찰자 추적을 위해, 작은 영역에 걸쳐서만, 예를 들어 2개 내지 3개의 회절 차수에 걸쳐 가상 가시 영역의 변위를 사용하는 것이 제안된다.

이러한 방식으로, 적어도 하나의 가상 가시 영역의 그러한 추적이 미세 추적으로서 사용되거나 이용될 수 있다.

바람직하게는, 적어도 하나의 가상 가시 영역의 미세 추적은 관찰자 평면에서 관찰자의 위치에 대응하는 적어도 하나의 가상 가시 영역의 거친 추적과 조합될 수 있다. 따라서, 프리즘 함수를 서브 홀로그램 또는 (전체) 홀로그램에 추가함에 의한 가상 가시 영역의 변위는 관찰자 추적의 다른 공지된 방법과 또한 조합될 수도 있다. 예를 들어, 미세 트래킹 또는 미세 추적을 위한 프리즘 함수 및 거친 트래킹 또는 거친 추적을 위한, 예를 들어 스위칭 가능한 격자와 같은, 다른 광학 요소에 의해, 공간 광 변조 장치에 대한 관찰자의 새로운 위치에 대응하는 가상 가시 영역의 추적이 사용될 수 있다.

또한, 적어도 하나의 광원을 포함하는 조명 장치, 및 관찰자의 눈의 위치를 결정하기 위한 위치 검출 시스템이 제공될 수 있다. 위치 검출 시스템에 의해, 공간 광 변조 장치에 대한, 바람직하게는 3차원인 장면의 관찰자의 눈의 위치가 결정될 수 있다. 검출된 눈의 위치에 따라, 이 경우 서브 홀로그램이 계산되어 전체 홀로그램 또는 홀로그램을 형성하도록 추가된다. 바람직하게는 전체 홀로그램 또는 홀로그램 또는 또한 개별 서브 홀로그램에 프리즘 함수를 추가 또는 부가함으로써, 이 경우 관찰자 평면에서 가상 가시 영역의 위치가 측 방향으로 변위된다.

또한, 본 발명의 또 다른 유리한 실시예에서, 광원의 밝기의 변화가 이루어질 수 있게 하는 제어 장치가 제공되도록 마련될 수 있다.

관찰자 평면에서 가상 가시 영역의 변위가 이루어질 때 재구성의 밝기의 변화는 예를 들어 적어도 하나의 광원의 밝기가 재조정되거나 조정됨으로써 보상될 수 있다. 따라서, 위치 검출 시스템에 의해, 관찰자의 눈 동공이 광학 시스템, 예를 들어 필드 렌즈의 초점 위치에 대해 볼 때 가상 가시 영역의 중심 영역에 대응하는 영역에 위치되는 것으로 결정되면, 적어도 하나의 광원의 밝기는 제어 장치에 의해 감소될 수 있다. 그러나, 위치 검출 시스템에 의해, 광학 시스템의 초점 위치에 대해 볼 때 가상 가시 영역의 중심 위치로부터 벗어난 영역에 관찰자의 눈 동공이 위치한다고 결정되면, 제어 장치에 의해, 적어도 하나의 광원의 밝기가 증가될 수 있다.

회절 차수에서 광 강도를 재분배하는 또 다른 방법은, 예를 들어 공간 광 변조 장치의 픽셀의 필 팩터를 감소시키거나 공간 광 변조 장치의 각 픽셀의 진폭 또는 위상에 대해 아포디제이션 함수에 의해 회절 차수에서의 이러한 광 분포에 영향을 주는 것일 수 있다. 다른 말로 하면, 적어도 하나의 공간 광 변조 장치, 특히 픽셀에, 회절 차수에서의 광 강도의 제어를 제공하는 아포디제이션 프로파일이 할당되는 것이 바람직할 수 있다. 아포디제이션은 일반적으로 더 높은 회절 차수를 나타내는 에어리 디스크(Airy disc)의 외부 링이 감소되거나 억제되는 광학 필터링의 방법이다. 그러나, 본 출원의 범주에서, 아포디제이션은 일반적으로 에어리 디스크의 링에서의 광의 상대적 강도가 변화되는 것으로 이해되어야 한다. 따라서 이것은 또한 에어리 디스크의 외측 링에서의 광 강도가 증가되는 경우도 포함한다. 아포디제이션은 일반적으로 대개 재구성된 장면의 콘트라스트를 향상시키는데 사용된다. 픽셀의 아포디제이션은 아포디제이션 함수 t_SLM _-Pixel (x,y)를 사용하여 수행될 수 있다. 아포디제이션 함수는 일반적으로 그 사용법에 따라 계산되고, 마스크, 필터 또는 프로파일에서 구현된다.

아포디제이션 프로파일은 이 경우 공간 광 변조 장치의 광 변조 광학 층에 가능한 가깝게 배치된다. 아포디제이션 프로파일은 공간 광 변조 장치 상에 추가의 층으로서 직접 제공되거나 공간 광 변조 장치에 직접 통합된다.

예를 들어 위상만을 변조하는 공간 광 변조 장치는 진폭만을 아포디제이션하는 아포디제이션 프로파일과 조합될 수 있거나 그 반대일 수도 있다. 일반적인 경우에 공간 광 변조 장치뿐만 아니라 아포디제이션 프로파일도 복소 값 변조를 위해 사용될 수 있다.

아포디제이션 프로파일에서 대응하는 설정값으로 계산된 아포디제이션 함수는 공간 광 변조 장치의 픽셀과 아포디제이션 프로파일의 조합에 의해, 일반적으로 관찰자 평면인 공간 광 변조 장치 장치의 푸리에 평면에서의 강도 값이 거기에 사전 설정된 강도 프로파일에 매우 가깝거나 대응하는 방식으로, 입사광의 변조를 발생시킨다. 아포디제이션 함수에 대한 다른 파라미터는 일정한 진폭을 갖는 위상 함수일 수 있다. 또한, 광 변조와 관련하여 특별히 여기에 특정되지 않는 다른 파라미터들은 아포디제이션 프로파일에 대한 아포디제이션 함수를 결정하기 위한 방법에 의해 최적화될 수 있다.

예를 들어, 공간 광 변조 장치의 픽셀의 진폭의 코사인 아포디제이션에 의해, 회절 이미지에서 더 높은 회절 차수는 감소되지만, 2개 내지 3개의 중심 회절 차수에서의 광 분포는 보다 균일해지게 된다. 따라서, 아포디제이션 프로파일로서의 진폭 프로파일은 선택된 회절 차수에서의 광 또는 광 강도를 보다 균일하게 구성하거나 분포시키는데 매우 적합하다.

예를 들어, 공간 광 변조 장치의 픽셀의 진폭의 코사인 아포디제이션이 사용되면, 이것은 직사각형 픽셀 투과와 비교할 때 0차 회절 차수 및 ±1차 회절 차수에서 더 균일한 강도 분포로 인해 유리하게는 공간 광 변조 장치의 픽셀에 기록되는 프리즘 함수에 의해 가상 가시 영역이 이들 3개의 회절 차수 내에서 오프셋될 수 있는 배열에 사용될 수 있다.

또한, 복수의 렌즈를 포함하는 마이크로 렌즈 어레이는 복수의 회절 차수에서의 광의 이러한 보다 균일한 분포를 생성하는 한 방법일 것이다. 이 경우, 마이크로 렌즈 어레이는 공간 광 변조 장치에 할당되어, 마이크로 렌즈 어레이의 렌즈가 공간 광 변조 장치의 각 픽셀의 전방에 제공되므로, 그러한 배열은 위상 아포디제이션으로서 작용할 것이고, 공간 광 변조 장치의 더 작은 필 팩터와 유사하게, 복수의 회절 차수에 대한 광 또는 광 강도의 보다 균일한 분포를 발생시킨다.

각각의 마이크로 렌즈는 이 경우 짧은 거리에서, 픽셀의 애퍼처보다 작고 이에 따라 감소된 필 팩터를 갖는 픽셀과 유사하게 작용하는 초점을 생성한다.

아포디제이션을 위해 유사하게 WO 2009/156191 A1에 기술된 바와 같이, 유사한 방법 및 조립체가 사용될 수 있다. 예를 들어, 관찰자의 좌측 및 우측 눈에 대해 홀로그램을 공간 다중화하거나 컬러를 공간 다중화하는 광 변조 장치에서, 우측 또는 좌측 눈에 할당되는 픽셀에 대해 또는 상이한 컬러의 픽셀에 대해 상이한 아포디제이션이 또한 사용될 수도 있다. 그러나, WO 2009/156191 A1에 대한 차이점은, 여기에서는 보다 높은 회절 차수에서의 강도를 감소시키고자 노력하는 것인 반면, 그러나 본 발명에 따르면 약간의 회절 차수만큼 관찰자 평면에서 가상 가시 영역의 변위를 사용하기 위해, 이들 약간의 회절 차수에 대해 강도가 가능한 한 균일하게 분포되는 것이 요구된다는 점이다.

예를 들어, 구조화된 아포디제이션 프로파일 층 및/또는 지연 소자, 바람직하게는 무색의 지연 층 또는 아포크로매틱(apochromatic) 지연 층이 아포디제이션 프로파일로서 제공될 수 있다. 아포디제이션 프로파일은 픽셀에 적용되는 마이크로 렌즈와 같은 구조일 수 있거나, 또는 아포디제이션 필터라고도 하는 아포디제이션 프로파일은 또한 흡수성 합금 구조 층일 수도 있다. 예를 들어, 마이크로 렌즈와 같은 표면 릴리프 프로파일은 위로부터 아래로 유리판 상으로 가압될 수 있고, 이 유리판은 그 위에 상부에 얇은 층을 포함하고, 이 얇은 층은 예를 들어 흡수성 UV 경화 접착제이다.

따라서, 사용되는 SLM의 픽셀의 진폭 아포디제이션 프로파일은 0차 회절에서 감소된 광 강도 및 SLM의 더 높은 회절 차수에서는 증가된 광 강도를 제공할 수 있다. 이것은 SLM 평면에 존재하는 공간 주파수의 감소에 기인한다. 구현된 형태는 예를 들어 일종의 카이저-베셀 윈도우(Kaiser-Bessel Window), 가우시안 윈도우(Gaussian window) 또는 단지 코사인 함수일 수 있다.

TV 적용에 대해 예를 들어 약 100㎛의 큰 픽셀의 경우, 주기적인 격자를 나타내지 않아야 하는 연속 프로파일인 인쇄된 진폭 구조가 사용될 수 있다. 거울 기판에 도포될 수 있는 흡수성 컬러로, 아래쪽으로 표면을 갖는 정의된 픽셀 피치를 갖는 마이크로 렌즈와 같은 구조를 침지하는 것이 바람직하다. 마이크로 렌즈와 같은 구조의 접점은 클리어하고 거의 100%의 반사율을 가지고 있다. 이러한 구조의 렌즈들 사이의 영역은 어둡다. 이는 적절하게 큰 픽셀 피치에서 매우 잘 기능한다.

아포디제이션 프로파일에 대한 또 다른 옵션은 크롬 산화물과 같은 흡수성 합금 조성물의 사용이다. 그러한 조성물의 국부적인 두께를 통해 흡수가 정의된다. 예를 들어 약 200nm와 같은 적절한 두께의 층이 그레이 쉐이드(gray shade) 리소그래피 기술(또한 그레이 쉐이드, 그레이 스케일, 또는 하프톤(half-tone) 리소그래피라고도 함)을 사용하여 국부적으로 얇게 될 수 있다. 예를 들어, 보호 재료로서 포토레지스트(PR)로 패터닝된 리소그래피 그레이 쉐이드 네거티브 렌즈 어레이가 건식 또는 습식 화학 약품으로 에칭될 수 있다. 나노 임프린트 리소그래피(NIL) 또는 고전적인 몰딩 공정을 사용하여 이러한 보호 구조를 생성하는 것이 가능할 수도 있다. 보호 층의 중심은 예를 들어 백금흑(Pt) 또는 적절하게 강한 흡수성 재료와 같은 예를 들어 합금 조성물 또는 다른 흡수성 재료일 수 있는 흡수성 재료의 보다 투명한 중심을 생성하기 위해, 외부 영역보다 더 얇아야 한다.

또 다른 옵션은 와이어 그리드형 구조(와이어 그리드 편광자(wire grid polarizer))를 사용하는 것일 수 있다. 대안적으로, 흡수형 구조화된 필터가 픽셀의 전방에 배치될 수 있다. 기능적으로 반대되는 두 경우 모두, 광은 분석기로서 작용하는 편광 필터를 사용하여 강도 프로파일로 변환될 수 있는 편광 상태의 정의된 분포를 갖는다.

요컨대, 홀로그래픽 디스플레이 디바이스에 사용될 수 있는 아포디제이션 프로파일을 제공하기 위해 복수의 기술이 사용될 수 있다고 언급될 수 있다.

본 발명의 유리한 실시예에서, 아포디제이션 프로파일은 위상 아포디제이션 프로파일로서 형성될 수 있으며, 여기서 적어도 하나의 공간 광 변조 장치 장치의 각각의 픽셀에는 위상 함수가 할당되고, 여기서 위상 함수는 2개의 절반으로 분할되어, 양 절반은 각각 일종의 프리즘을 형성하고, 이 경우 양 프리즘은 서로 거울 대칭이다. 이러한 아포디제이션 프로파일을 이용하여, 중심의 0차 회절 차수에 더 적은 광 또는 낮은 광 강도가 존재하는 것이 달성될 수 있다. 그러나, 이웃하는 -1차 회절 차수 및 +1차 회절 차수에서는 아포디제이션 프로파일을 통해, 아포디제이션 프로파일을 사용하지 않는 회절 이미지에 비해 거기에서 더 많은 광 또는 더 높은 광 강도가 존재하는 것이 달성될 수 있다.

회절 차수에서의 광 강도를 조정하는 또 다른 방법은 가상 가시 영역의 중간 이미지 평면에 또는 그 부근에 배치되고 그레이 레벨 프로파일을 갖는 필터링을 위한 다이어프램(diaphragm)의 사용에 있다. 다이어프램의 그레이 레벨 프로파일은 이 경우 회절 차수의 더 어두운 영역과의 차이를 감소시키기 위해 회절 차수의 더 밝은 영역으로부터 광 강도를 부분적으로 필터링하도록 설정될 수 있다. 이는 복수의 회절 차수에 대해 제공될 수 있다. 특히, 그레이 레벨 프로파일은 본 발명에 필수적인 회절 차수들에 대해, 즉 0차 회절 차수에 대해 그리고 ±1차 회절 차수에 대해, 회절 차수에서의 광 강도의 이러한 조정이 수행되도록 설정될 수 있다.

회절 차수에서 광 강도를 조정하기 위한 다른 가능성들이 또한 서로 조합될 수도 있다.

바람직하게는, 본 발명에 따른 홀로그래픽 디스플레이 디바이스는 헤드 업 디스플레이, 프로젝션 디스플레이 또는 다이렉트-뷰 디스플레이로서 설계될 수 있다.

특히 바람직하게는, 본 발명에 따른 디스플레이 디바이스는 헤드 마운트 디스플레이로 설계될 수 있다.

헤드 마운트 디스플레이(HMD)에서, 공간 광 변조 장치 및 광학 시스템은 관찰자의 머리에 대해 고정된 위치에 배치되는데, 왜냐하면 일반적인 경우에 헤드 마운트 디스플레이가 관찰자의 머리에 직접 고정되기 때문이다. 따라서 눈에 대한 공간 광 변조 장치의 위치는 고정되고 변하지 않는다. 그러나, 눈의 동공의 위치는 수 밀리미터의 제한된 범위에 걸쳐 눈 내에서 변할 수 있다. 관찰자의 눈에 대한 헤드 마운트 디스플레이의 상대적으로 작은 거리로 인해, 본 발명에 따른 홀로그래픽 디스플레이 디바이스의 위치 검출 시스템은 눈의 동공의 위치 또는 장소를 보다 높은 정확도로 검출하거나 결정할 수 있다. 유리하게는, 헤드 마운트 디스플레이의 경우, 관찰자 평면 내에 작은 가상 가시 영역이 또한 생성될 수도 있다. 가상 가시 영역은 이 경우 눈 동공의 범위보다 단지 약간 더 클 수 있고, 이 경우 눈의 동공의 가상 가시 영역이 추적될 수 있다. 예를 들어 약 2mm 내지 5mm의 조명 조건에 따라, 인간의 눈의 전형적인 동공 크기와 비교하여 7mm 더 큰 가상 가시 영역이 생성될 수 있다. 그러나, 여기서 눈의 움직임에 대한 가상 가시 영역의 추적 범위는 단지 수 밀리미터만을 포함해야 하는데, 이는 관찰자의 눈의 우측 에지 영역으로부터 좌측 에지 영역으로의 동공의 이동 범위를 의미한다.

따라서, 유리하게는 서브 홀로그램 또는 (전체) 홀로그램에 프리즘 함수를 추가하거나 부가함으로써, 관찰자 평면에서의 가상 가시 영역의 변위가 수행될 수 있다. 가상 가시 영역의 이러한 변위는 이 경우 여기서 미세 트래킹 또는 미세 추적으로서 간주되거나 설계될 것이다. 따라서, 관찰자의 머리 또는 관찰자 자신이 공간 광 변조 장치 또는 디스플레이 디바이스에 대해 다른 위치로 움직이거나 이동하지 않기 때문에, 가상 가시 영역의 거친 트래킹 또는 거친 추적이 요구되지 않는다. 이러한 방식으로, 예를 들면. 액정 격자(liquid crystal grating)(LCG)를 기반으로 하는 회절 장치와 같은 관찰자 추적, 특히 거친 트래킹을 위해 다른 광학 요소를 사용할 필요가 없다. 거친 트래킹을 위한 광학 요소의 이와 같은 제거는 헤드 마운트 디스플레이의 크기 및 중량에 실질적인 영향을 미치기 때문에, 이를 통해 헤드 마운트 디스플레이는 그 구조가 보다 컴팩트하게 설계될 수 있다. 또한, 헤드 마운트 디스플레이는, 이제 디스플레이 디바이스 또는 디스플레이에 단지 적은 개수의 부품만이 존재하기 때문에, 보다 비용 효율적으로 제조될 수 있다. 또한 여기서, 재구성의 밝기가 그에 상응하게 조정됨으로써, 가상 가시 영역의 변위 시 재구성의 밝기의 변화가 예를 들어 제어 장치에 의해 수행될 수 있다.

본 발명의 목적은 본원의 청구항 제26항에 따른 방법에 의해 또한 달성된다.

2차원 및/또는 3차원 장면을 표현하기 위한 본 발명에 따른 방법은

- 적어도 하나의 공간 광 변조 장치가 광을 변조시킴으로써 장면을 재구성하고, 재구성된 장면을 관찰할 수 있는 적어도 하나의 가상 가시 영역을 관찰자 평면에 생성하며,

- 투명도가 상이한 적어도 2개의 영역을 갖는 광학 컴포넌트가 형성되고, 여기서 투명도의 값은 각각 0 내지 1이며,

- 광학 컴포넌트에 의해, 적어도 하나의 가상 가시 영역 내의 적어도 하나의 회절 차수에서 직접 성분 스폿의 적어도 부분적인 필터링이 수행되도록

구현된다.

바람직하게는, 서브 홀로그램으로 구성되는 홀로그램이 적어도 하나의 공간 광 변조 장치로 인코딩되고, 적어도 하나의 가상 가시 영역이 관찰자 평면에서 변위되거나 추적되게 하는 프리즘 함수가 홀로그램 또는 서브 홀로그램에 각각 부가되도록 마련될 수 있다.

적어도 하나의 공간 광 변조 장치에는, 공간 광 변조 장치의 각각의 픽셀에 아포디제이션 함수를 적용하는 아포디제이션 프로파일이 할당될 수 있다.

일반적으로, 프리즘 함수(들)에 의한 가상 가시 영역의 변위는 회절 이미지에서 직접 성분 스폿의 감소 또는 제거와 관련될 필요는 없고, 또한 독립적인 발명으로 간주되어야 한다는 것이 언급되어야 한다. 이는 홀로그래픽 디스플레이 디바이스에서 본 발명에 따르면 직접 성분 스폿만이 감소되거나 제거된다는 것을 의미한다. 또는, 홀로그래픽 디스플레이 디바이스에서 본 발명에 따르면 가상 가시 영역만이 프리즘 함수(들)에 의해 변위된다. 또는, 홀로그래픽 디스플레이 디바이스에서 본 발명에 따르면 직접 성분 스폿은 감소되거나 제거되며, 추가적으로 가상 가시 영역은 프리즘 함수(들)에 의해 변위된다.

이제 본 발명의 교시를 유리한 방식으로 설계하고 그리고/또는 위에서 설명한 실시예들 또는 구성예들을 서로 조합하기 위한 다양한 가능성이 있다. 이를 위해 한편으로는 독립 청구항에 종속하는 청구항을 참조하고, 다른 한편으로는 본 교시의 일반적으로 바람직한 실시예들이 설명되어 있는 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 다음의 설명을 도면을 참조함으로써 참조해야 한다. 본 발명은 여기서 설명된 실시예들을 참조하여 개략적으로 설명될 것이다.

도 1은 회절 이미지의 표현과 관련하여 종래 기술에 따른 홀로그래픽 디스플레이 디바이스의 개략적인 표현을 도시한다.
도 2는 공간 광 변조 장치에서 인코딩된 홀로그램이 없는, 종래 기술에 따른 회절 이미지에서의 광 강도 분포를 나타내는 그래프 표현을 도시한다.
도 3은 홀로그램을 포함하는 공간 광 변조 장치에 의해 이상적인 광의 변조가 이루어지는 도 1에 따른 디스플레이 디바이스의 개략적인 표현을 도시한다.
도 4는 도 3에 따른 디스플레이 디바이스에 의해 생성되는 회절 이미지에서의 광 강도 분포의 그래프 표현을 도시한다.
도 5는 홀로그램을 포함하는 공간 광 변조 장치에 의해 실제의 광의 변조가 이루어지는 도 1에 따른 디스플레이 디바이스의 개략적인 표현을 도시한다.
도 6은 본 발명에 따른 홀로그래픽 디스플레이 디바이스의 개략적인 표현을 도시한다.
도 7은 본 발명에 따른 홀로그래픽 디스플레이 디바이스의 다른 실시예의 개략적인 표현을 도시한다.
도 8은 본 발명에 따른 홀로그래픽 디스플레이 디바이스의 제3 실시예의 개략적인 표현을 도시한다.
도 9는 공간 광 변조 픽셀 내의 아포디제이션 함수의 그래픽 표현을 도시한다.
도 10은 본 발명에 따른 광 강도 분포 회절 이미지의 그래픽 표현을 도시한다.

동일한 요소/컴포넌트/구성 요소는 도면에서 동일한 참조 번호를 갖는다는 것이 간략하게 언급되어야 한다.

도 6은 적어도 하나의 공간 광 변조 장치(SLM) 및 광학 시스템(10)을 포함하는 본 발명에 따른 홀로그래픽 디스플레이 디바이스를 도시한다. 단순화를 위해, 여기서 광학 시스템(10)은 렌즈, 이 경우에는 필드 렌즈의 형태로 설계되는 단지 하나의 광학 요소만을 포함하며, 여기서 광학 시스템(10)은 또한 복수의 광학 요소를 포함할 수 있는 것으로 이해된다. 공간 광 변조 장치(SLM)에서, 재구성될 2차원 및/또는 3차원 장면의 정보를 포함하는 홀로그램이 인코딩된다. 홀로그램은 이 경우 복수의 서브 홀로그램으로 구성될 수 있지만, 적어도 하나의 서브 홀로그램으로 구성될 수 있으며, 여기서 서브 홀로그램은 각각 장면의 오브젝트 포인트에 관한 정보를 포함한다. 적어도 하나의 광원(3)을 포함하는 조명 장치(2)에 의해 방출된 광이 이하에서 SLM이라 칭하는 공간 광 변조 장치에 입사할 때, 광은 진폭 및 위상에서 홀로그램의 정보로 변조되어, 관찰자 영역 내에서, 바람직하게는 3차원인 장면이 재구성되어 표현된다. 도 6에는 명확성의 이유로 인해 단지 하나의 서브 홀로그램(4)만이 SLM 상에 표현되어 있다. 이러한 서브 홀로그램(4)은 광이 SLM에 입사하여 그의 변조가 이루어질 때 오브젝트 포인트(OP)를 재구성한다.

여기서 관찰자 평면(6)을 동시에 형성하는 SLM의 푸리에 평면에서, 회절 이미지 또는 간섭 광에 의해 형성되는 간섭 패턴이 발생하는데, 이는 1차 최대값 이외에, 0차 회절 차수, 또한 이차 최대값, 소위 더 높은 회절 차수도 나타낸다. 0차 회절 차수에서 광의 변조 오류로 인해 직접 성분 스폿이 생성되며, 이는 재구성된 장면에 부정적인 영향을 미친다. 직접 성분 스폿은 더 높은 회절 차수에서 반복된다. 관찰자 평면(6)에서, 일반적으로 관찰자의 눈마다 가상 가시 영역 또는 가상 관찰자 윈도우(5)가 생성되고, 이를 통해 관찰자가 관찰자 영역에서 재구성된 장면을 관찰할 수 있다. 가상 가시 영역(5)의 범위는 대략 회절 차수의 범위에 대응한다. 이러한 가상 가시 영역(5)이 그 생성 후에 SLM의 중앙에 배치되면, 즉 가상 가시 영역(5)이 0차 회절 차수의 범위 내에 놓이면, 도 5에 도시되는 바와 같이, 직접 성분 스폿은 가상 가시 영역(5)의 중간 영역에 놓여있다.

관찰자 평면(6)에서의 직접 성분 스폿(GAS)의 교란 영향을 감소하거나 제거하기 위해, 이제 가상 가시 영역(5)을 오프셋시키거나 변위시키도록 마련된다. 이러한 변위는 관찰자 평면(6)을 따라 측 방향으로 발생한다. 또한, 절반의 회절 차수 범위로부터 2개 내지 3개의 회절 차수의 최대 범위까지의 작은 변위만을 수행하도록 마련된다. 가상 가시 영역(5)의 변위의 크기는 이 경우 변위의 목적에 의존한다. 예를 들어, 가상 가시 영역(5)에서의 직접 성분 스폿의 영향을 회피하거나 이를 제거하기 위해, 회절 차수 절반의 범위만큼의 가상 가시 영역(5)의 변위로 충분할 것이다. 그러나, 관찰자 추적, 여기서 특히 미세 추적을 위해 가상 가시 영역(5)의 이러한 변위가 사용되어야 한다면, 이 경우 관찰자의 눈의 새로운 위치에 따라, 1개 내지 3개의 회절 차수의 범위만큼의 변위가 유용할 수 있다.

가상 가시 영역(5)의 변위는 이제 서브 홀로그램(4) 또는 (전체) 홀로그램에 프리즘 함수를 추가하거나 부가함으로써 수행된다. 프리즘 함수가 서브 홀로그램에 부가되면, 이 경우 홀로그램을 형성하는 SLM 상의 모든 제공된 서브 홀로그램에는 프리즘 함수가 제공되어야 한다. 프리즘 함수는 공간 광 변조 장치의 인접한 픽셀 사이에서 a*ㅠ의 위상차를 생성하여, 관찰자 평면 내의 가상 가시 영역은 a*1/2 회절 차수만큼 오프셋되거나 변위될 수 있고, 여기서 a는 실수 팩터이다. 예를 들어, ㅠ(파이)의 위상차를 갖는 프리즘 함수가 공간 광 변조 장치의 인접한 픽셀 사이에서 사용되면, 관찰자 평면의 가상 가시 영역은 회절 차수 절반만큼 오프셋된다. 따라서, 실수 팩터(a)를 갖는 인접한 픽셀 사이의 a*ㅠ의 위상차는 그에 대응되게 회절 차수의 1/2 배만큼 가상 가시 영역의 오프셋을 발생시킨다. 회절 차수의 크기는 이 경우 D*λ/p에 대응하고, 여기서 D는 공간 광 변조 장치의 이미징이 존재하는 경우, 공간 광 변조 장치 또는 공간 광 변조 장치의 이미지에 대한 가상 가시 영역의 거리이고, λ는 광의 파장이고, p는 공간 광 변조 장치 또는 공간 광 변조 장치의 이미지의 픽셀 피치이다. 프리즘 함수는 이 경우 파장 또는 컬러의 모든 서브 홀로그램에 대해 동일하다. 그러나, 프리즘 함수를 홀로그램 또는 전체 홀로그램에 부가하는 것이 바람직한데, 이는 계산 노력을 감소시키기 때문이다. 따라서 프리즘 함수에 의해 가상 가시 영역(5)은 변위될 수 있다. 이러한 방식으로, 직접 성분 스폿(GAS)에 대한 가상 가시 영역(5)의 상대 위치는 도 6에 도시된 바와 같이 변한다. 예를 들어, 가상 가시 영역(5)은 직접 성분 스폿(GAS)이 완전히 가상 가시 영역(5)의 에지 영역에 놓이도록 변위될 수 있다. 이것은 가상 가시 영역(5)이 프리즘 함수에 의해 2개의 직접 성분 스폿들 사이에서, 여기서 도 6에서 +1차 회절 차수의 직접 성분 스폿(+1차 GAS)과 0차 회절 차수의 직접 성분 스폿(0차 GAS) 사이에서 변위되고 배열되어, 이들 직접 성분 스폿들은 각각 가상 가시 영역(5)의 에지 영역 상에 놓이고 따라서 이들은 가상 가시 영역(5)의 중심 영역으로부터 제거된다는 것을 의미한다. 이러한 절차에 의해, 이 경우 가상 가시 영역(5)에서 관찰자의 눈 동공에 대해 직접 성분 스폿에 의한 실질적으로 더 적은 교란 또는 부정적인 영향이 존재한다.

SLM 상의 고정된 위치에 할당되는 서브 홀로그램(4)에 프리즘 함수가 추가되거나 부가되면, 그러나 가상 가시 영역(5)의 위치가 관찰자 평면(6)에서 가상 가시 영역(5')의 새로운 위치로 변위될 뿐만 아니라, 도 6에 도시된 바와 같이, 서브 홀로그램(4)에 의해 재구성된 오브젝트 포인트(OP)의 위치도 OP'로 변위된다. 그러나, 대부분의 경우 오브젝트 포인트의 그러한 변위는 바람직하지 않은데, 왜냐하면 이를 통해 항상 관찰될 재구성된 장면에 대해 동일한 관점이 존재하기 때문이다. SLM 상의 서브 홀로그램(4)이 마찬가지로 변위되거나 오프셋됨으로써, 오브젝트 포인트(OP)가 오브젝트 포인트(OP')로 이와 같이 변위되는 것이 보정될 수 있다. 예를 들어 서브 홀로그램의 새로운 위치는 변위된 가상 가시 영역의 프로젝션이 SLM에 대해 정의된 정확한 위치에서 생성될 오브젝트 포인트에 의해 이루어지는 방식으로 기하학적으로 결정될 수 있다. 이것은 변위된 가상 가시 영역(5')의 에지로부터의 라인이 오브젝트 포인트(OP)의 위치를 통해 SLM으로 유도되고 SLM과의 교차점을 표시한 다음, 도 6에서 점선으로 나타낸 바와 같이, 더 나은 구별을 위해 4'로 표시된 서브 홀로그램의 새로운 위치를 형성하는 것을 의미한다. 서브 홀로그램의 변위된 위치는 이 경우 고정된, 바람직하게는 3차원인 장면에 대응한다. 즉, 관찰자는 가상 가시 영역을 변위시킴으로써, 바람직하게는 3차원인 장면을 약간 변화된 관점에서 관찰할 수 있게 된다. 다른 말로 하면, 관찰자는 가상 가시 영역을 변위시킴으로써, 바람직하게는 3차원인 장면 주위로 약간 또는 조금 이동하게 될 것이다.

그러나, SLM 상에서 서브 홀로그램의 변위로 인한 이러한 다른 관점의 효과는 어떤 경우에는 또한 바람직하지 않을 수도 있다.

예를 들어, 복수의 관찰자가 TV 앞에 있고, TV 앞의 관찰자의 각각의 위치에 관계없이, 바람직하게는 3차원인 장면이 각 관찰자에 대해 각각 동일한 관점에서 인식될 수 있도록 동일한 프로그램을 보기를 원하는 것이 유용할 수 있다. 이 경우, SLM 상의 서브 홀로그램의 변위가 생략될 수 있다. 서브 홀로그램 또는 (전체) 홀로그램에 프리즘 함수를 추가하거나 부가하는 것만이 발생한다. 또한 여기서 이전에 모든 서브 홀로그램이 이러한 (전체) 홀로그램에 추가된 후에, 프리즘 함수가 (전체) 홀로그램에 추가되는 경우에도 바람직하다. 이러한 절차는 각각의 개별 서브 홀로그램에 프리즘 함수가 부가되고 그 후 이들 서브 홀로그램이 (전체) 홀로그램에 추가될 때와 비교할 때 단지 적은 양의 계산이 요구된다는 이점을 갖는다. 예시적인 목적으로, 도 6 내지 도 8에는 각각 단지 하나의 개별 서브 홀로그램만이 도시되어 있다. 그러나, 본 발명에 관한 현재의 고려 사항은, 바람직하게는 3차원인 장면의 오브젝트 포인트들의 많은 서브 홀로그램의 합으로서의 전체 홀로그램에 대해서도 유사하게 적용되어야 한다.

착색된 재구성된, 바람직하게는 3차원인 장면에 관해서는, 모든 컬러 또는 파장에 대해 개별 가상 가시 영역이 관찰자 평면에서 동일한 위치로 시프트되거나 설정되고 따라서 정확하게 중첩되도록 하기 위해, 각각의 기본 컬러 RGB(적색, 녹색, 청색) 또는 각각의 사용된 파장에 대해, 상이한 프리즘 함수가 서브 홀로그램 또는 (전체) 홀로그램에 추가되거나 부가된다는 것이 지적되어야 한다.

0차 회절 차수에서의 직접 성분 스폿의 부작용 및 더 높은 회절 차수에서의 그 반복을 감소시키거나 제거하기 위해, 프리즘 함수(들)에 의해 가상 가시 영역을 변위시키는 것에 대한 대안적인 가능성은, 도 7에 따르면, 적절한 수단에 의해 직접 성분 스폿을 감소시키거나 필터링하는 것이다. 여기서, 디스플레이 디바이스는 특히 프로젝션 디스플레이 디바이스 또는 헤드 마운트 디스플레이에 특히 적합한 2단 시스템으로 형성될 수 있다. 디스플레이 디바이스의 이러한 구성에서, 우선 광학 시스템(10)에 의해, 여기서 특히 광학 시스템(10)의 광학 요소(11)에 의해, SLM 및 가상 가시 영역의 실제 중간 이미지가 중간 이미지 평면(7)에서 생성된다. 이러한 중간 이미지 평면(7)에는 광학 컴포넌트(8)가 배치되어 있다. 광학 컴포넌트(8)는 이 경우 적어도 2개의 영역(8₁ 및 8₂)을 포함하도록 설계된다. 광학 컴포넌트(8)의 적어도 2개의 영역(8₁, 8₂)은 서로 다른 투명도를 가지며, 여기서 투명도의 값은 각각의 경우에 0 내지 1이다. 특히 도 7에서, 광학 컴포넌트(8)는 투명 또는 광 투과 영역(8₁) 및 적어도 하나의 광 비투과 영역(8₂)을 포함한다. 투명 영역(8₁)은 광학 컴포넌트(8)의 베이스 영역으로서 작용하며, 여기에 적어도 하나의 광 비투과 영역(8₂)이 삽입된다. 이것은 적어도 하나의 광 비투과 영역(8₂)이 투명 영역(8₁)보다 실질적으로 크기가 더 작게 형성된다는 것을 의미한다. 광학 컴포넌트(8)의 광 비투과 영역(8₂)의 범위 또는 크기는 사람의 눈의 눈 동공보다 작게 형성된다. 바람직하게는, 광 비투과 영역(8₂)의 크기는 눈 동공의 크기의 단지 10% 내지 40%이다. 광학 컴포넌트(8)는 투명 필름으로 형성될 수 있으며, 이는 직접 성분 스폿의 위치 및 그 주기적 반복에서 광 비투과성이거나 검게 만들어지지만, 다른 위치 또는 다른 영역에서는 도 7에 도시된 바와 같이 광 투과성이도록 설계된다. 도 7에 따르면, 0차 회절 차수 및 ±1차 회절 차수뿐만 아니라 2차 회절 차수 이상의 더 높은 회절 차수에서의 직접 성분 스폿도 각각 필터링된다.

광학 컴포넌트(8)는 필름 이외에 또한 능동적으로 스위칭 가능한 요소로 형성될 수도 있다. 예를 들어, 광학 요소(8)는 액정 층으로서 형성될 수 있다. 이러한 액정 층은 이 경우 적어도 하나의 편광 요소와 조합될 수 있다. 전극 조립체에 의한 액정 층의 스위칭 상태에 따라, 편광 요소는 입사광을 차단하거나 투과시킨다. 액정 층을 구동하기 위한 전극 조립체의 전극의 형상은 예를 들어 투명과 광 비투과 사이에서 스위칭되는 영역에 상응할 수 있다.

광학 컴포넌트(8)는 또한 이들 회절 차수에서의 직접 성분 스폿의 반복을 제외하고는 복수의 회절 차수의 광을 투과시키는 방식으로 설계될 수도 있다. 또한, 필요한 것으로 나타나는 경우, 더 높은 특정 회절 차수가 완전히 필터링될 수도 있다.

개별 회절 차수의 직접 성분 스폿 및 그 반복을 감소시키거나 필터링한 후에, 이제 광은 가상 가시 영역(5)에서 광학 시스템(10)에 의한 중간 이미지 평면(7)의 이미징 후에 필터링된 직접 성분 스폿의 위치에 존재하지 않게 된다. 다른 말로 하면, 가상 가시 영역(5)에서는, 이제 광이 도달하지 않는 더 작은 영역(9)이 생성된다. 관찰자 평면(6)으로 중간 이미지 평면(7)을 이와 같이 이미징하기 위해, 광학 시스템(10)의 광학 요소(111)가 도 7에 제공되며, 이는 여기서 렌즈로서 도시되어 있다. 그러나, 일반적으로 필터링된 직접 성분 스폿은 그 크기가 사람의 눈 동공의 전형적인 크기보다 실질적으로 더 작기 때문에, 가상 가시 영역(5)에서의 이러한 광의 부존재는 관찰자 영역에서 관찰자에 의해 감지되는, 바람직하게는 3차원인 장면에 대해 교란 영향을 미치지 않는다.

적어도 하나의 회절 차수에서 직접 성분 스폿을 완전히 필터링하지 않는 것이 아니라, 그 강도만을 감쇠시키기 위해, 광학 컴포넌트가 그레이 레벨 프로파일을 갖는 것도 또한 가능하다. 이 경우, 이러한 그레이 레벨 프로파일은 직접 성분 스폿의 영역에서 더 어두운 그레이 레벨을 갖고 이에 따라 더 적은 광을 투과시키거나 이 영역에서의 강도를 감쇠시키는 방식으로 설계된다. 직접 성분 스폿이 없거나 이것에 의해 강도가 직접 영향을 받지 않는 회절 차수의 다른 영역에는, 충분한 광이 광학 컴포넌트를 통해 투과되어 관찰자의 눈에 도달할 수 있도록 하기 위해, 밝거나 더 밝은 사전 정의된 그레이 레벨이 할당될 수 있다.

다른 말로 하면, 어떤 경우에는, 광학 컴포넌트가 투명도의 그래디언트, 즉 그레이 레벨 프로파일을 갖는 영역을 추가로 갖는다면 유용할 수 있다. 광학 컴포넌트의 특정 영역 또는 영역들에서만 제공되거나, 또한 광학 컴포넌트의 전체 영역에서도 제공될 수 있는 이러한 그레이 레벨 프로파일은 예를 들어 가상 가시 영역에서 광 강도의 분포를 변경하는데 사용될 수 있다. 예를 들어 회절 차수의 광 강도의 분포에 의해, 그 눈 동공이 가상 가시 영역의 에지 영역에 있는 관찰자는 가상 가시 영역의 중간 또는 반대 에지 영역보다, 바람직하게는 3차원인 장면의 더 어두운 재구성을 인지하게 될 수 있다. 이러한 경우, 광학 컴포넌트의 투명도의 그레이 레벨 프로파일에 의해, 밝기가 증가된 가상 가시 영역의 영역들이 어둡게 됨으로써, 광 분포가 보다 균일하게 달성되거나 생성될 수도 있다.

도 8에는 도 7에 따른 홀로그래픽 디스플레이 디바이스가 도시되어 있다. 적어도 하나의 회절 차수로부터 직접 성분 스폿을 감소시키거나 필터링하는 수단에 추가하여, 프리즘 함수를 서브 홀로그램 또는 (전체) 홀로그램에 부가함으로써 가상 가시 영역(5)을 변위시키거나 오프셋시키도록 또한 마련될 수 있다. 도 8에서, 가상 가시 영역(5)은 관찰자의 변위된 눈 위치를 추적하기 위해 회절 차수 절반의 범위만큼 변위된다. 이 예는 회절 차수 절반만큼의 가상 가시 영역(5)의 변위를 도시한다. 그러나 적절한 프리즘 함수를 선택함으로써, 가상 가시 영역은 관찰자 평면에서 또한 연속적으로 변위될 수도 있다. 도 8에 따른 예에서는, 가상 가시 영역(5)의 변위는 여기에 도시된 3개의 회절 차수의 범위 내에서, 즉 광학 컴포넌트(8)에 의해 필터링에 의해 투과되는 0차 회절 차수 및 ±1차 회절 차수 내에서 이루어질 수 있다.

광 비투과 영역, 또는 감소된 투과율을 갖는 영역에 의해 직접 성분 스폿을 필터링하는 대신에, 직접 성분 스폿으로부터의 광이 예를 들어 관찰자 평면에 도달하지 않도록 편향될 수 있다. 광학 컴포넌트는, 가상 가시 영역의 중간 이미지 평면에서, 이 경우 투명하지만 프리즘의 형태로 위상 함수를 갖는 영역으로 형성될 수 있다. 이 영역으로부터의 광은 이 경우 바람직하게는 편향되어, 가상 가시 영역의 중간 이미지를 관찰자 평면 또는 가상 가시 영역 자체로 이미징하기 위해 광학 시스템에서, 예를 들면 렌즈 또는 렌즈 시스템에서 측 방향으로 진행하고 따라서 바람직하게는 관찰자 평면에서 가상 가시 영역에 도달하지 않는다. 그러나, 광 비투과 영역에 의한 직접 성분 스폿의 필터링과 비교하여, 이러한 배열은 더욱 복잡하다.

0차 회절 차수에서 직접 성분 스폿을 필터링하고 더 높은 회절 차수에서 그 반복 후에, 선택적으로 가상 가시 영역은 중앙에, 이에 따라 광학 시스템(10)의 초점과 대칭적으로 배치될 수 있거나, 또는 서브 홀로그램 또는 (전체) 홀로그램에 프리즘 함수를 추가함으로써 하나의 또는 다른 횡 방향으로 변위되어 배치될 수 있다. 관찰자 평면(6) 내의 가상 가시 영역(5)의 모든 위치에서, 여기서 눈(12)에 의해 표현되는 관찰자에 의해 고품질을 갖는, 바람직하게는 3차원인 장면의 재구성이 관찰될 수 있다.

가상 가시 영역의 변위는 바람직하게는 작은 영역에 걸쳐, 예를 들어 2개 내지 3개의 회절 차수의 범위에 걸쳐 이루어진다. 또한 가상 가시 영역의 변위를 관찰자 추적에 이용하거나 사용할 수 있다.

관찰자 추적을 위해 관찰자의 눈의 현재 위치가 위치 검출 시스템에 의해 결정된다. 검출된 눈의 위치에 따라, 그 후 서브 홀로그램이 계산되어 홀로그램 또는 전체 홀로그램에 추가된다. 프리즘 함수를 바람직하게는 (전체) 홀로그램 또는 또한 개별 서브 홀로그램에 추가하거나 부가하고 SLM에서 이들을 인코딩함으로써, 그 후 SLM 상에 충분한 간섭성 광이 입사되고 SLM에 의해 변조된 후에, 관찰자 평면(6)에서의 가상 가시 영역의 위치는 그에 상응하게 변위된다.

프리즘 함수의 계산을 위해, 실수 팩터(a) 곱하기 ½ 회절 차수의 변위가 SLM의 인접한 픽셀들 사이의 a*ㅠ의 위상차에 대응하는 것이 고려된다. 이웃 픽셀들 사이의 위상차의 부호는 이 경우 가상 가시 영역의 변위가 한 방향으로 측 방향으로 또는 다른 방향으로 측 방향으로 발생하는지 여부를 결정한다.

회절 차수의 크기는 BO = D * λ/p로서 결정될 수 있고, 여기서 D는 SLM 또는 SLM의 이미지에 대한 가상 가시 영역의 거리이고, λ는 광의 파장이며, p는 SLM 또는 SLM의 이미지의 픽셀 피치이다.

회절 차수의 크기에 대한 가상 가시 영역의 원하는 위치로부터, 이웃하는 픽셀 사이의 위상차가 계산될 수 있다. 예를 들어 회절 차수 크기가 B0 = 15mm이고 가상 가시 영역이 0차 회절의 중심에 대해 5mm만큼, 이에 따라 회절 차수의 1/3만큼 변위되는 경우, 2/3ㅠ의 SLM의 이웃하는 픽셀들 사이의 위상차를 갖는 프리즘 함수가 발생된다. 예를 들어 제1 픽셀은 위상 값 0(제로)을 획득하고, 제2 픽셀은 위상 값 2/3ㅠ을, 제3 픽셀은 위상 값 4/3ㅠ을, 제4 픽셀은 위상 값 0(6/3ㅠ 모듈로 2ㅠ)을 획득한다. 이러한 위상 값은 계산된 홀로그램의 위상에 추가된다.

도 7 및 도 8에서 예시적으로 도시된 바와 같이, 광학 컴포넌트(8)는 0차 회절 차수 및 ±1차 회절 차수에서 직접 성분 스폿을 필터링하고 2차 회절 차수 이상의 모든 더 높은 회절 차수를 필터링하기 위해 거기에서 복수의 검게 만들어진 차광 영역 및 복수의 영역으로 분할되는 투명한 광 투과 영역을 포함하는 필름으로서 구현되고, 여기서 이미 언급한 바와 같이, 광 투과 영역은 베이스 영역으로 간주될 수 있고, 여기에 복수의 광 비투과 영역이 삽입된다. 도 7 및 도 8에 도시된 실시예에서, 광학 컴포넌트(8)는 홀로그래픽 디스플레이 디바이스에서 SLM에 대해 고정된 위치에 배치된다.

그러나, 일반적인 경우에, 적어도 하나의 회절 차수에서 직접 성분 스폿을 필터링하거나 감소시키기 위해 이동 가능하고 제어 가능한 광학 컴포넌트가 제공되는 것도 가능하다. 예를 들어, SLM 또는 SLM의 중간 이미지에 대한 관찰자의 눈의 위치에 따라 0차 회절 또는 +1차 회절 차수 또는 -1차 회절 차수의 직접 성분 스폿만이 가상 가시 영역에서의 교란을 유도하므로, 광학 컴포넌트에 의해 이들 회절 차수의 3개의 모든 직접 성분 스폿이 필터링될 필요는 없고, 각각의 경우에 그중 하나의 직접 성분 스폿만이 필터링될 필요가 있다. 이것은 가상 가시 영역에 있는 직접 성분 스폿만이 필터링되어야 한다는 것을 의미한다. 따라서, 광학 컴포넌트는 바람직하게는 투명 영역 이외에 단지 하나의 광 비투과 영역만이 존재하도록 설계될 필요가 있다. 이러한 단일 광 비투과 영역을 갖는 광학 컴포넌트는 이 경우 관찰자의 검출된 눈 위치에 따라 변위되어, 광 비투과 영역은 직접 성분 스폿 중 하나 - 0차 직접 성분 스폿 또는 더 높은 차수의 다른 직접 성분 스폿 - 를 필터링한다.

그러나, 가상 가시 영역의 변위는 일반적으로, 바람직하게는 3차원인 인식된 장면의 밝기의 변화를 초래하게 되는데, 이는 실제의 밝기에 대응하지 않는다. SLM의 필 팩터 및 SLM에서의 개별 픽셀의 진폭 투과로 인해, 원거리에서, 보다 높은 회절 차수로 감소하는 강도 분포가 생성된다. 이것은 가상 가시 영역이 중앙에 위치되어 이에 따라 SLM의 중간에 배치되면, 재구성이 가장 밝아진다는 것을 의미한다. 그러나, 가상 가시 영역이 프리즘 함수의 추가에 의해 관찰자 평면에서 다른 위치로 변위되면, 재구성은 그 강도가 더 어두워진다. 따라서, 가상 가시 영역이 제공될 수 있는 예를 들어 2개 내지 3개의 회절 차수와 같은 몇 회절 차수만이 유용하게 사용될 수 있다. 따라서 가상 가시 영역은 작은 영역 또는 거리에 대해서만 관찰자 평면에서 측 방향으로 변위될 수 있다.

서브 홀로그램 또는 (전체) 홀로그램에 프리즘 함수를 제공함에 의한 가상 가시 영역의 변위는 또한 이미 공지된 관찰자 추적 방법과 조합될 수 있다. 예를 들어, 프리즘 함수에 의해 가상 가시 영역을 추적하기 위한 제안된 해결책은 가상 가시 영역에서 직접 성분 스폿을 제거하는데 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 가상 가시 영역의 미세 트래킹 또는 미세 추적에 특히 적합할 수도 있다. 가상 가시 영역의 거친 트래킹 또는 거친 추적을 위해서는 예를 들어 스위칭 가능한 격자와 같은 광학 요소를 사용할 수 있다.

예로서 약 2mm 내지 5mm의 조명 조건에 따라 사람 눈의 전형적인 동공 크기와 비교하여 7mm 크기의 가상 가시 영역 또는 관찰자 윈도우가 있다.

가상 가시 영역의 변위와 관련하여 서브 홀로그램 또는 (전체) 홀로그램에 프리즘 함수를 부가함으로써 재구성의 밝기를 변화시키는 것은 예를 들어 조명 장치(2), 특히 적어도 하나의 광원(3)의 밝기가 제어되고 재조정됨으로써 보상될 수 있다. 따라서, 위치 검출 시스템에 의해, 바람직하게는 3차원인 관찰될 장면의 관찰자의 눈 동공이 광학 시스템의 초점 위치에 대해 볼 때 가상 가시 영역의 중심 위치에 대응하는 영역에 위치되는 것으로 결정되면, 적어도 하나의 광원(3)의 밝기는 제어 장치(13)에 의해 광 강도 조정에 의해 감소될 수 있다. 그러나, 위치 검출 시스템에 의해, 광학 시스템의 초점 위치에 대해 볼 때 가상 가시 영역의 중심 위치로부터 벗어난 영역에 눈 동공이 위치한다고 결정되면, 제어 장치(13)에 의해, 적어도 하나의 광원(3)의 밝기가 가상 가시 영역 내의 눈 동공의 이러한 위치에 따라 증가된다.

대안적으로, SLM의 픽셀의 필 팩터를 감소시킴으로써 회절 차수에서의 광 강도의 재분배가 또한 달성될 수 있다. 또한, 회절 차수에서의 광 강도의 재분배는 또한 SLM의 각 픽셀에서의 진폭 또는 위상에 영향을 미치는 아포디제이션 함수를 포함하는 아포디제이션 프로파일을 사용하여 수행될 수도 있다.

예를 들어, 픽셀의 진폭의 코사인 아포디제이션을 구현하는 아포디제이션 프로파일에 의해, 더 높은 회절 차수는 감소되지만, 회절 이미지에서 2개 내지 3개의 중심 회절 차수의 광 분포, 즉 0차 회절 차수 및 ±1차 회절 차수는 더 균일하게 분포되게 한다.

예를 들면, 복수의 렌즈를 포함하는 마이크로 렌즈 어레이가 제공되고, 여기서 각각의 픽셀 앞에 하나의 렌즈가 제공되어, 위상 아포디제이션으로서 작용하고, SLM의 더 작은 필 팩터와 유사하게, 회절 이미지에서 복수의 회절 차수로 광의 분포를 발생시킨다.

도 9에서, 예를 들어 위상 아포디제이션을 수행하는 아포디제이션 프로파일이 도시된다. 아포디제이션을 위해, 여기서 2개의 절반으로 분할되는 프리즘 함수가 제공된다. 이러한 프리즘 함수는 이 경우 SLM의 각 픽셀에 할당된다. 여기서, 프리즘 함수는 SLM의 각 픽셀의 프리즘 함수의 좌측 및 우측 절반이 소위 거울 대칭으로 배열된 프리즘을 형성하도록 설계된다. 도 9에서 알 수 있는 바와 같이, 이러한 아포디제이션 프로파일에 의해, 따라서 중심 회절 차수에서, 즉 0차 회절 차수에서 광의 강도가 감소된다. 그러나, 보다 높은 회절 차수, 예를 들면 ±1차 회절 차수에서는 광의 재분배에 의해 광 강도가 증가한다.

도 10은 도 4와 유사하게, 도 9에 도시된 위상 아포디제이션의 결과로서, 3개의 회절 차수, 0차 회절 차수(0차 BO), +1차 회절 차수(+1차 B0) 및 -1차 회절 차수(-1차 BO)에서의 진폭 분포를 그래픽 표현으로 도시한다. 각각의 회절 차수에서의 광의 강도 분포는 도시된 진폭의 제곱에 비례한다. 도 4와 도 10의 비교는, 도 10에서는 보다 적은 광이 0차 회절 차수로 지향되는 반면, 보다 많은 광이 -1차 회절 차수 및 +1차 회절 차수로 안내되는 것을 도시한다. 이로부터 결과적으로, 관찰자가 자신의 눈이 -1차 회절 차수, 0차 회절 차수 및 +1차 회절 차수 사이에서 이동할 때 인식하게 되는, 바람직하게는 3차원인 장면의 재구성에서의 밝기 변화는 이러한 아포디제이션 프로파일이 SLM에 제공되지 않는 도 4에 따른 디스플레이 디바이스와 비교하여 감소된다.

개별 회절 차수에서 광 강도를 조정하기 위한 또 다른 대안적인 방법은 필터링을 위한 다이어프램의 사용일 수 있다. 이러한 다이어프램은 이를 위해 그레이 레벨 프로파일을 갖는다. 다이어프램의 그레이 레벨 프로파일은 이 경우 회절 차수의 더 밝은 부분, 예를 들어, 0차 회절 차수로부터의 광 강도가 부분적으로 필터링되어, 회절 차수의 더 어두운 부분, 즉 예를 들어 ±1차 회절 차수와 같은 더 높은 회절 차수에 대한 구별을 감소시키도록 설정된다.

개별 회절 차수에서의 광 강도를 조정하기 위한 여러 설명된 방법들을 또한 서로 조합할 수도 있다.

예를 들어, 도 9 및 도 10에 따른 아포디제이션이 수행될 수 있고, 추가적으로 적어도 하나의 광원(3)의 밝기가 제어 장치(13)에 의해 검출된 눈 위치에 대해 조정될 수도 있다.

그러나, 본 발명은 여기에 도시된 실시예들로 제한되지 않아야 한다. 또한, 실시예들의 조합도 가능하다. 마지막으로, 위에서 설명한 실시예들은 청구된 교시의 설명을 위해서만 사용될 뿐이며, 이는 실시예들에 한정되지는 않는다는 점에 특히 유의해야 한다.

Claims

적어도 하나의 공간 광 변조 장치 및 광학 컴포넌트를 포함하는, 2차원 장면과 3차원 장면 중 적어도 하나를 표현하기 위한 홀로그래픽 디스플레이 디바이스에 있어서,
상기 적어도 하나의 공간 광 변조 장치는, 상기 2차원 장면과 3차원 장면 중 적어도 하나를 재구성하고 관찰자 평면에 적어도 하나의 가상 가시 영역을 생성하도록 제공되고, 관찰자의 눈이 상기 적어도 하나의 가상 가시 영역에 위치할 때, 재구성된 장면이 상기 적어도 하나의 가상 가시 영역을 통해 관찰될 수 있고,
상기 광학 컴포넌트는, 상이한 투명도를 갖는 적어도 2개의 영역으로 설계(configure)되고, 상기 투명도의 값은 각각 0 내지 1이며,
상기 광학 컴포넌트는, 상기 적어도 하나의 가상 가시 영역 내의 적어도 하나의 회절 차수에서 회절 차수 스폿에 대해 적어도 부분적으로 수행되는 필터링을 제공하도록 상기 홀로그래픽 디스플레이 디바이스에 배치되고,
상기 적어도 하나의 회절 차수에서의 상기 회절 차수 스폿에 대한 상기 필터링은 상기 회절 차수 스폿을 감소시키거나 제거하는 것을 포함하는, 홀로그래픽 디스플레이 디바이스.
제1항에 있어서,
상기 광학 컴포넌트는, 투명 영역과, 적어도 하나의 광 비투과 영역, 또는 감소된 투과율을 갖는 적어도 하나의 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는, 홀로그래픽 디스플레이 디바이스.
제2항에 있어서,
상기 광학 컴포넌트의 적어도 하나의 광 비투과 영역, 또는 감소된 투과율을 갖는 적어도 하나의 영역은 상기 광학 컴포넌트의 투명 영역보다 실질적으로 크기가 더 작게 설계되는 것을 특징으로 하는, 홀로그래픽 디스플레이 디바이스.
제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 광학 컴포넌트의 광 비투과 영역, 또는 감소된 투과율을 갖는 적어도 하나의 영역은 인간 눈의 눈 동공보다 크기가 더 작고, 눈 동공 크기의 단지 10% 내지 40%에 대응하는 것을 특징으로 하는, 홀로그래픽 디스플레이 디바이스.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 광학 컴포넌트는, 이동 가능하게 제어 가능하도록 설계되는 것을 특징으로 하는, 홀로그래픽 디스플레이 디바이스.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 광학 컴포넌트는, 복수의 투명 영역과, 복수의 광 비투과 영역, 또는 감소된 투과율을 갖는 복수의 영역을 포함하고, 상기 회절 차수 스폿에 대한 상기 필터링은 복수의 상이한 회절 차수 중 적어도 하나의 회절 차수에서 제공되는 것을 특징으로 하는, 홀로그래픽 디스플레이 디바이스.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 광학 컴포넌트는, 사전 설정된(predetermined) 더 높은 회절 차수들이 제거되도록 설계되는 것을 특징으로 하는, 홀로그래픽 디스플레이 디바이스.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 광학 컴포넌트는, 상기 적어도 하나의 가상 가시 영역의, 생성된 중간 이미지의 평면에 제공되는 것을 특징으로 하는, 홀로그래픽 디스플레이 디바이스.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 광학 컴포넌트는, 필름으로서 또는 능동적으로 스위칭 가능한 컴포넌트로서 설계되는 것을 특징으로 하는, 홀로그래픽 디스플레이 디바이스.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 광학 컴포넌트는, 사전 설정된 그레이 레벨 프로파일과 사전 설정된 위상 프로파일 중 적어도 하나를 포함하도록 설계되는 것을 특징으로 하는, 홀로그래픽 디스플레이 디바이스.
제10항에 있어서,
상기 그레이 레벨 프로파일은 회절 차수의 더 밝은 영역과 상기 회절 차수의 더 어두운 영역 간의 광 강도의 차이를 감소시키기 위해 상기 광학 컴포넌트에서 특정되는 것을 특징으로 하는, 홀로그래픽 디스플레이 디바이스.
제1항에 있어서,
적어도 하나의 서브 홀로그램으로 구성되는 홀로그램이 상기 적어도 하나의 공간 광 변조 장치로 기록됨으로써 인코딩되는 것을 특징으로 하는, 홀로그래픽 디스플레이 디바이스.
제12항에 있어서,
상기 홀로그램 또는 각각의 서브 홀로그램은, 상기 관찰자 평면에서 상기 적어도 하나의 가상 가시 영역을 오프셋하기 위해, 프리즘 함수를 포함하는 것을 특징으로 하는, 홀로그래픽 디스플레이 디바이스.
제13항에 있어서,
상기 프리즘 함수에 의해, 상기 적어도 하나의 가상 가시 영역이 a*1/2 회절 차수만큼 오프셋될 수 있는, 상기 적어도 하나의 공간 광 변조 장치의 인접하는 픽셀들 사이의 a*ㅠ의 위상차가 제공되며, 여기서 a는 실수값 팩터인 것을 특징으로 하는, 홀로그래픽 디스플레이 디바이스.
제13항 또는 제14항에 있어서,
상기 적어도 하나의 가상 가시 영역은 상기 프리즘 함수에 의해 2개의 회절 차수의 2개의 회절 차수 스폿들 사이에서 변위 가능하거나 배열 가능한 것을 특징으로 하는, 홀로그래픽 디스플레이 디바이스.
제13항에 있어서,
착색된 재구성될 장면을 제공할 때, 사용된 각각의 파장 또는 컬러에 대해 정의된 프리즘 함수가 제공되며, 상이한 파장 또는 컬러의 프리즘 함수는 상이한 것을 특징으로 하는, 홀로그래픽 디스플레이 디바이스.
제1항에 있어서,
홀로그램 또는 적어도 하나의 서브 홀로그램에 기록된, 정의된 프리즘 함수에 의해, 상기 2차원 장면과 3차원 장면 중 적어도 하나의 관찰자의 눈의 새로운 위치에 대응하는, 상기 적어도 하나의 가상 가시 영역의 추적이 제공되는 것을 특징으로 하는, 홀로그래픽 디스플레이 디바이스.
제17항에 있어서,
상기 적어도 하나의 가상 가시 영역의 추적은 2개 내지 3개의 회절 차수의 범위에 걸친 추적에 대응하는 미세 추적으로서 제공되는 것을 특징으로 하는, 홀로그래픽 디스플레이 디바이스.
제18항에 있어서,
상기 적어도 하나의 가상 가시 영역의 상기 미세 추적은 상기 적어도 하나의 가상 가시 영역의 거친 추적과 조합될 수 있고, 상기 거친 추적은 상기 관찰자 평면에서의 관찰자의 위치의 추적에 대응하는 것을 특징으로 하는, 홀로그래픽 디스플레이 디바이스.
제16항에 있어서,
상기 프리즘 함수는, 한 파장 또는 컬러의 모든 서브 홀로그램에 대해 동일한 것을 특징으로 하는, 홀로그래픽 디스플레이 디바이스.
제1항에 있어서,
적어도 하나의 광원을 포함하는 조명 장치, 및 관찰자의 눈의 위치를 결정하기 위한 위치 검출 시스템이 제공되는 것을 특징으로 하는, 홀로그래픽 디스플레이 디바이스.
제21항에 있어서,
광원의 밝기의 변화를 수행할 수 있는 제어 장치가 제공되는 것을 특징으로 하는, 홀로그래픽 디스플레이 디바이스.
제1항에 있어서,
상기 적어도 하나의 공간 광 변조 장치에는, 회절 차수에서의 광 강도의 제어를 제공하는 아포디제이션 프로파일이 할당되는 것을 특징으로 하는, 홀로그래픽 디스플레이 디바이스.
제23항에 있어서,
상기 아포디제이션 프로파일은 위상 아포디제이션 프로파일로서 설계되고, 상기 적어도 하나의 공간 광 변조 장치의 각각의 픽셀에는 위상 함수가 할당되고, 상기 위상 함수는 2개의 절반으로 분할되어, 양 절반이 각각 일종의 프리즘을 형성하며, 양 프리즘은 서로 거울 대칭인 것을 특징으로 하는, 홀로그래픽 디스플레이 디바이스.
제1항에 있어서,
상기 홀로그래픽 디스플레이 디바이스는 헤드 마운트 디스플레이, 헤드 업 디스플레이, 프로젝션 디스플레이, 또는 다이렉트-뷰 디스플레이로서 설계되는 것을 특징으로 하는, 홀로그래픽 디스플레이 디바이스.
2차원 장면과 3차원 장면 중 적어도 하나를 표현하기 위한 방법에 있어서,
- 적어도 하나의 공간 광 변조 장치가 광을 변조시킴으로써 장면을 재구성하고, 적어도 하나의 가상 가시 영역을 관찰자 평면에 생성하며, 관찰자의 눈이 상기 적어도 하나의 가상 가시 영역에 위치할 때, 상기 재구성된 장면이 상기 적어도 하나의 가상 가시 영역을 통해 관찰될 수 있고,
- 투명도가 상이한 적어도 2개의 영역을 갖는 광학 컴포넌트가 형성되고, 여기서 상기 투명도의 값은 각각 0 내지 1이며,
- 상기 광학 컴포넌트에 의해, 상기 적어도 하나의 가상 가시 영역 내의 적어도 하나의 회절 차수에서 회절 차수 스폿의 적어도 부분적인 필터링이 수행되고, 상기 적어도 하나의 회절 차수에서의 상기 회절 차수 스폿에 대한 상기 필터링은 상기 회절 차수 스폿을 감소시키거나 제거하는 것을 포함하는, 2차원 장면과 3차원 장면 중 적어도 하나를 표현하기 위한 방법.
제26항에 있어서,
적어도 하나의 서브 홀로그램으로 구성되는 홀로그램이 상기 적어도 하나의 공간 광 변조 장치로 기록됨으로써 인코딩되고, 상기 적어도 하나의 가상 가시 영역이 상기 관찰자 평면에서 변위되거나 추적되게 하는 프리즘 함수가 상기 홀로그램 또는 상기 서브 홀로그램에 부가되는 것을 특징으로 하는, 2차원 장면과 3차원 장면 중 적어도 하나를 표현하기 위한 방법.
제26항에 있어서,
상기 적어도 하나의 공간 광 변조 장치에는, 상기 공간 광 변조 장치의 각각의 픽셀에 아포디제이션 함수를 적용하는 아포디제이션 프로파일이 할당되는 것을 특징으로 하는, 2차원 장면과 3차원 장면 중 적어도 하나를 표현하기 위한 방법.